8 - أدوات رائعة لإدخال العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) إلى الغرفة الصفية

By: Rachelle Dené Poth

ترجمة: د. مصطفى حسن مصطفى

 

توفر هذه الأدوات طرقًا مبتكرة لدمج مهارات البرمجة والثقافة الرقمية في الغرف الدراسية من خلال مجموعة متنوعة من المواد والمستويات الصفية.

مع تطور التكنولوجيا بسرعة، تتساءَل العديد من المدارس عن كيفية إعداد طلابها لوظائف الغد. يمكن بناء العديد من المهارات من خلال تدريس العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، مثل الإبداع والتفكير الناقد والابتكار وحل المشكلات والعمل الجماعي، مما يساعد الطلاب على النجاح في المستقبل. تعمل العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات أيضًا على تمكين الطلاب بطرق جديدة للإبداع والابتكار والتكرار والتفكير، والتي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالمهارات التي سيحتاجها الطلاب للاستعداد لحياتهم المستقبلية.

لا يقتصر STEM على تعلم محتوى العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات فحسب، بل هو وسيلة للتواصل ودعم التعلم في جميع مجالات المحتوى. تساعد الأنشطة التي تركز على العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات على تعزيز مهارات الثقافة الرقمية وتزويد الطلاب بخبرات تعليمية من شأنها إثارة حب الاستطلاع لديهم وإعدادهم للمجالات المطلوبة.

مصادر تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات داخل الغرفة الصفية

1.   تقنيات Birdbrain: عندما بدأت في تدريس STEAM، تعلم طلابي في الصف الثامن كيفية البرمجة باستخدام روبوت الطائر الطنان من Birdbrain. ركزنا على الثقافة الفرنسية والإسبانية، وأنشأ الطلاب مشاريع لتمثيل شيء تعلموه. على سبيل المثال، تعلم الطلاب عن الأطعمة والعادات التقليدية في فرنسا، وخلقوا مشهدًا لتمثيل ما تعلموه.

تقدم Birdbrain أيضًا Finch Robot، والذي يمكن استخدامه أيضًا في محتوى أي مجال. باستخدام Finch، يمكن للطلاب استكشاف الذكاء الاصطناعي والروبوتات باستخدام آلة Teachable من Google. يمكن للطلاب كتابة البرامج التي تمكن الروبوت من التعرف على الصور أو الصوت أو الوضعيات والاستجابة. إنه يمكن الطلاب من التعمق بشكل أكثر تخصيصًا في إنشاء نموذج الذكاء الاصطناعي. هناك أنشطة وأفكار لدروس ومواد متاحة للاستخدام مع الطلاب في الصفوف من K حتى الكلية.

2.   CODE.org: يقدم موقع الويب الشهير العديد من الموارد لمساعدة الطلاب في الصفوف من K إلى 12- للتعرف على الترميز والمجالات المتعلقة بالعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات مثل علوم الكمبيوتر. يقول Code.org إن 67 في المائة من وظائف العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات الجديدة في مجال الحوسبة، وحتى اليوم، تقدم 54 في المائة فقط من المدارس دورات في علوم الكمبيوتر للطلاب.

أنها توفر التطبيقات والألعاب ومختبرات الويب للطلاب لتعلم كيفية البرمجة ودراسة الموضوعات المهمة المتعلقة بالتنمية. تتوفر الدورات لكل مجموعة من المستويات المختلفة، ويتم تقديم بعضها بلغات متعددة. ويمكن للطلاب المشاركة في "ساعة من البرمجة" وتصميم تطبيق لصفهم الدراسي أو تطبيق يستند إلى موضوع مشروع، على سبيل المثال.

3.   CSFirst من Google: ستجد هنا العديد من الموارد التي يمكن أن تساعد المعلمين على البدء في تدريس علوم الكمبيوتر وتتماشى مع معايير CSTA وISTE. تتضمن بعض الخيارات الرسوم المتحركة والفن وعرض فكرة وكونك رائد أعمال وراوي قصص، بالإضافة إلى مواد مجانية أخرى لعلوم الكمبيوتر ودورات ELA.

لقد استخدمت بعض الدروس لاستكشاف أفكار لصفي الدراسي وجعلت الطلاب يستخدمون CS First Unplugged لاستكشاف كيفية استخدام علوم الكمبيوتر في العالم وأين نراها. بعض الدروس متوفرة باللغة الإسبانية. يمكن للمدرسين المشاركة في التدريب عن بعد وتنزيل الدروس والمواد الأخرى الجاهزة للاستخدام. تسهل مجموعة الخيارات المتاحة على المعلمين العثور على موضوع يلبي اهتمامات الطلاب ويعزز المشاركة في تعلم البرمجة.

4.   Elementari: هذه منصة يمكن استخدامها لسرد القصص والترميز معًا. يمكن للطلاب إنشاء كتاب والتعرف على البرمجة عن طريق إنشاء قصص تفاعلية. وهناك أمثلة على القصص التي يمكن إعادة مزجها. يعد Elementari رائعًا للاستخدام في الصفوف الدراسية لمساعدة الطلاب على سرد تجربة أو مساعدتهم على التعاون في مشروع أو تعزيز الإبداع.

كما أنه يساعد الطلاب على بناء مهارات الترميز بالإضافة إلى مهارات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات الأساسية، مثل التفكير الناقد وحل المشكلات، فضلًا عن مهارات التعلم الاجتماعي والعاطفي. وسواءً كان الطلاب في المدرسة الابتدائية أو الثانوية، يمكن استخدام Elementari في جميع مجالات المحتوى.

5.   GoldieBlox: تقدم GoldieBlox مواد للفتيات ليصبحن أكثر انخراطًا في STEAM ولديها أيضًا أنشطة ومواد DIY لاستخدامها في المنزل. لقد بدأوا مؤخرا مبادرة "Code Along" مع منظمات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات الأخرى، مثل Black Girls CODE، بهدف سد فجوة الفرص للمجتمعات الممثلة تمثيلًا ناقصًا في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات مثل علوم الكمبيوتر.

6.   Ozobot: Ozobot هو روبوت بحجم بوصة واحدة يمكن استخدامه في أي صف دراسي، ولديه دروس وأفكار متاحة لموضوعات تشمل آداب اللغة الإنجليزية والرياضيات. وهناك طريقتان مختلفتان للترميز باستخدام Ozobots. يتم الترميز الخالي من الشاشة باستخدام علامات ورموز ألوان لرسم متاهات. وهناك أيضًا ترميز قائم على الكمبيوتر للطلاب لبرمجة Ozobot الخاص بهم.

تتمثل إحدى الأفكار الفريدة في جعل الطلاب يوضحون ملخصًا للكتاب باستخدام Ozobot. يقوم الطلاب ببرمجة Ozobot للتنقل والتوقف عند كل نقطة في الجدول الزمني لإعادة سرد القصة.

7.   مارتي الروبوت Marty the Robot: شعر طلابي بسعادة غامرة عندما أحضرت مارتي إلى الصف. مارتي هو إنسان يقدم طرقًا متعددة للتعرف على الترميز. مع أجهزة استشعار الأشعة تحت الحمراء على قدميه، ويستجيب للبطاقات الملونة، مما يوفر ترميزًا خاليًا من الشاشة. يحتوي التطبيق على ترميز قائم على الكتلة والنص، ويمكن للطلاب إنشاء برنامج بسرعة لجعل مارتي يمشي ويرقص ويتحدث.

هناك العديد من الأنشطة المتاحة للصفوف مثل الجبر والكتابة الإبداعية وعلوم الأرض والفضاء والرياضيات والعلوم الفيزيائية والروبوتات والمزيد. يحتوي كل درس على أهداف ومواد مطلوبة وأوصاف وأنشطة إرشادية للطلاب. يمكن للمدرسين طلب نسخة تجريبية مجانية من Marty لصفهم الدراسي.

8.     Scratch: Scratch و Scratch Jr. هي موارد مجانية للطلاب الذين تتراوح أعمارهم بين 8 و 16 عامًا. يمكنهم استكشاف أنشطة الفن والألعاب والموسيقى والقصص والمزيد. في أي مجال أو محتوى. ويمكن استخدام Scratch لجعل الطلاب يروون قصة، وإنشاء لعبة، والتعرف على الرسوم المتحركة، وجعلهم يربطون برنامجهم بالمحتوى المحدد. تتوفر أكثر من 70 لغة، مما يساعد على تعزيز إمكانية الوصول، ولأن Scratch مجاني، فإنه يعزز أيضًا المساواة في التعلم.

مع العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، نوفر فرصًا للطلاب لدفع تعلمهم الخاص. ستمكن المعرفة المكتسبة والمهارات التي تم تطويرها من خلال تجارب العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات الطلاب من التكيف مع عالم متغير من التعليم والعمل.

 

المقالة الأصلية

https://www.edutopia.org/article/stem-teaching-tools-all-classrooms

 

 

 

الهيكل العام لمناهج العلوم المدرسية

                                         د. مصطفى حسن مصطفى

                                            محرر علوم أول/ العبيكان للتعليم الرقمي

تتكون البنية الرئيسة لمنهج العلوم عادة من عدة مكونات تعمل معًا لتوفير تعليم شامل في هذا الموضوع. قد تختلف هذه المكونات اعتمادًا على مستوى التعليم والأهداف المحددة للمنهج الدراسي، ولكن بعض العناصر المشتركة قد تشمل:

1. معايير المحتوى: معايير المحتوى هي الأساس في أي منهج علمي. تحدد هذه المعايير ما يجب أن يعرفه الطلاب، وأن يكونوا قادرين على القيام به في كل مستوى صفي أو مستوى دورة. وغالبًا ما تغطي موضوعات مثل طبيعة العلم والبحث العلمي والعلوم الفيزيائية وعلوم الحياة وعلوم الأرض والفضاء والهندسة.

تشير معايير المحتوى إلى مجموعة من الإرشادات أو المعايير التي تحدد ما يجب تدريسه وتعلمه في مجال موضوع معين. تحدد هذه المعايير المعرفة والمهارات والكفاءات التي يتوقع من الطلاب اكتسابها في كل مستوى صفي. وتم تصميم معايير المحتوى لضمان الاتساق في التعليم عبر المدارس والمحافظات والولايات المختلفة.

في الولايات المتحدة، يتم تطوير معايير المحتوى عادة على مستوى الولاية من قبل خبراء في مجالات الموضوعات ذات الصلة. يستعرض هؤلاء الخبراء البحوث وأفضل الممارسات لتحديد ما يجب تضمينه في المعايير. وبمجرد تطويرها، يتم اعتماد المعايير عادة من قبل مجالس التعليم الحكومية وتنفيذها في المدارس.

تغطي معايير المحتوى مجموعة واسعة من الموضوعات، بما في ذلك اللغات والرياضيات والعلوم والدراسات الاجتماعية والفنون. وقد تشمل أيضًا معايير للتربية البدنية والتربية الصحية وغيرها من المجالات المتخصصة.

الغرض من معايير المحتوى هو توفير إطار واضح ومتسق للتعليم والتعلم، من خلال تحديد ما يجب أن يعرفه الطلاب وأن يكونوا قادرين على القيام به في كل مستوى أو صف دراسي، تساعد معايير المحتوى في ضمان حصول جميع الطلاب على تعليم عالي الجودة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تساعد معايير المحتوى المعلمين في تحديد المجالات التي يحتاج فيها الطلاب إلى دعم أو توجيهات إضافية.

بشكل عام، تلعب معايير المحتوى دورًا مهمًا في تشكيل سياسة وممارسات التعليم في الولايات المتحدة.

2. المواد التعليمية: المواد التعليمية هي الأدوات التي يستخدمها المعلمون لتقديم التعليم ومساعدة الطلاب على التعلم. وقد يشمل ذلك الكتب المدرسية وأدلة المختبرات والموارد عبر الإنترنت ومقاطع الفيديو والمواد الأخرى التي تدعم معايير المحتوى. وهي موارد يستخدمها المعلمون لتسهيل التعلم وتعزيز فهم الطلاب للموضوع. يمكن أن تكون هذه المواد مادية، مثل الكتب المدرسية وأوراق العمل واليدويات، أو رقمية، مثل مقاطع الفيديو والبرامج التفاعلية والموارد عبر الإنترنت.

الكتب المدرسية هي أكثر أنواع المواد التعليمية شيوعًا المستخدمة في الصفوف الدراسية. توفر هذه الكتب تغطية شاملة لموضوع ما، وغالبًا ما تتضمن تمارين وأنشطة لتعزيز التعلم. وأوراق العمل هي نوع آخر من المواد المطبوعة التي توفر تمارين وأنشطة تدريبية للطلاب لإكمالها بشكل مستقل. واليدويات هي أشياء مادية تستخدم لمساعدة الطلاب على فهم المفاهيم المجردة. ومن الأمثلة على ذلك كتل لتدريس مفاهيم الرياضيات أو نماذج لإظهار المبادئ العلمية.

أصبحت المواد التعليمية الرقمية شائعة على نحو متزايد في السنوات الأخيرة. ويمكن استخدام مقاطع الفيديو لتقديم تفسيرات مرئية لموضوعات معقدة أو لعرض التجارب التي قد لا تكون ممكنة في البيئة الصفية المادية. ويسمح البرنامج التفاعلي للطلاب بالتفاعل مع المواد بطريقة عملية أكثر، وغالبًا ما يقدم تغذية راجعة فورية حول تقدمهم.

توفر الموارد عبر الإنترنت مثل مواقع الويب وقواعد البيانات والكتب الإلكترونية الوصول إلى ثروة من المعلومات التي يمكن أن تكمل التدريس التقليدي في الصفوف الدراسية. ويمكن أن تكون هذه الموارد مفيدة على نحو خاص للمشاريع البحثية أو الدراسة الذاتية.

وباختصار، تعد المواد التعليمية مكونًا أساسيًا للتعليم والتعلم الفعّالين. إنها توفر للمعلمين الأدوات التي يحتاجون إليها لإشراك الطلاب ومساعدتهم على إتقان مفاهيم جديدة.

3. التقويم: التقويم عنصر حاسم في أي منهج علمي. يسمح للمعلمين بقياس تقدم الطلاب وتحديد المجالات التي قد تحتاج إلى دعم إضافي. قد تتخذ التقويمات أشكالًا عديدة، بما في ذلك الاختبارات الطويلة والاختبارات السريعة وتقارير المختبر والمشاريع والمزيد. يعد التقويم جزءًا لا يتجزأ من المنهج الدراسي، الذي يشير إلى عملية جمع وتحليل المعلومات حول نتائج تعلم الطلاب. يساعد المعلمين على تقويم فعالية أساليب التدريس الخاصة بهم، وتحديد مجالات التحسين، وإجراء التغييرات اللازمة لتعزيز تعلم الطلاب.

يتضمن التقويم في المناهج أنواعا مختلفة من التقويمات مثل التقويم التكويني والتقويم الختامي والتقويم التشخيصي والتقويم الحقيقي أو الواقعي. التقويم التكويني هو التقويم المستمر الذي يحدث في أثناء عملية التعلم لتقديم التغذية الراجعة للطلاب والمعلمين. التقويم الختامي هو تقويم نهائي يتم إجراؤه في نهاية الوحدة أو الدورة التدريبية لتحديد ما إذا كان الطلاب قد حققوا أهداف التعلم. يستخدم التقويم التشخيصي لتحديد نقاط القوة والضعف لدى الطلاب قبل بدء التدريس، بينما يقيم التقويم الحقيقي مهارات الطلاب في مواقف الحياة الواقعية.

يتضمن التقويم في المناهج الدراسية أيضًا استخدام نماذج التقويم، وهي أدلة تسجيل أو رصد تحدد معايير تقويم أداء الطلاب. وتساعد نماذج التقويم المعلمين على تقديم توقعات واضحة لعمل الطلاب وتقديم التغذية الراجعة حول نقاط القوة والضعف في مجالات محددة.

لا يمكن المبالغة في أهمية التقويم في المناهج الدراسية. يساعد المعلمين على تحديد المجالات التي يحتاج فيها الطلاب إلى دعم إضافي، ويوفر فرصا للطلاب لإظهار معارفهم ومهاراتهم. يساعد التقويم أيضا المعلمين على تقويم طرق التدريس الخاصة بهم وإجراء التعديلات اللازمة لتحسين نتائج تعلم الطلاب.

وباختصار، يعد التقويم في المناهج الدراسية جانبًا مهمًا من جوانب التعليم يساعد المعلمين على تقييم نتائج تعلم الطلاب، وتحديد مجالات التحسين، وإجراء التغييرات اللازمة لتعزيز تعلم الطلاب.

4. التطوير المهني: يعد التطوير المهني جزءًا مهمًا من أي منهج علمي لأنه يساعد المعلمين على البقاء على اطلاع بأحدث الأبحاث وأفضل الممارسات في تعليم العلوم. وقد يشمل ذلك ورش العمل والمؤتمرات والدورات التدريبية عبر الإنترنت، وغيرها من الفرص للمعلمين للتعلم من الخبراء في هذا المجال.

يشير التطوير المهني في المناهج الدراسية إلى العملية المستمرة لتحسين وصقل مهارات ومعارف وكفاءات المعلمين لتعزيز ممارساتهم التعليمية، وتحسين نتائج تعلم الطلاب في نهاية المطاف. ويتضمن مجموعة من الأنشطة التي تدعم المعلمين في نموهم المهني، مثل ورش العمل والمؤتمرات والتوجيه والتدريب ومجتمعات التعلم التعاوني.

يعد التطوير المهني في المناهج الدراسية أمرًا ضروريًا للمعلمين للبقاء على اطلاع بأحدث الاتجاهات والممارسات القائمة على البحث والتقنيات في التعليم. ويساعدهم على تطوير استراتيجيات تعليمية جديدة، وتصميم تقويمات فعّالة، وتمييز التعليم لتلبية الاحتياجات المتنوعة للمتعلمين، ودمج التقنية في تدريسهم. وعلاوة على ذلك، يساعد التطوير المهني في المناهج الدراسية المعلمين أيضًا على مواءَمة ممارساتهم التعليمية مع أهداف وغايات المناهج الدراسية. وهي تمكنهم من فهم المعايير والمؤشرات التي يحددها المنهج الدراسي، وتطوير خطط الدروس التي تلبي هذه المتطلبات مع إشراك الطلاب أيضًا في تجارب تعليمية ذات معنى.

وباختصار، يلعب التطوير المهني في المناهج الدراسية دورًا حاسمًا في تعزيز فعّالية المعلم، وتحسين نتائج تعلم الطلاب، وضمان أن المدارس توفر تعليمًا عالي الجودة.

5. التكامل مع المواد الأخرى: غالبًا ما يتم دمج العلوم مع مواد أخرى مثل الرياضيات وفنون اللغة والدراسات الاجتماعية لتوفير تعليم أكثر شمولًا. يساعد هذا التكامل الطلاب على معرفة كيفية ارتباط العلوم بمجالات أخرى من حياتهم، ويمكن أن يساعدهم على تطوير فهم أعمق للموضوع.      
يشير التكامل مع المواد الأخرى في المناهج الدراسية إلى ممارسة الجمع بين مجالين أو أكثر من مجالات المواد لخلق تجربة تعليمية أكثر شمولية وذات معنى للطلاب. تم تصميم هذا المنحى لمساعدة الطلاب على رؤية الروابط بين المواد المختلفة، وتطوير فهم أعمق لكيفية ترابط المعرفة.
هناك العديد من الطرق التي يمكن من خلالها تحقيق التكامل مع المواد الأخرى في المناهج الدراسية. أحد الأساليب الشائعة هو استخدام مشاريع أو وحدات متعددة التخصصات تجمع بين عناصر من مواضيع مختلفة في تجربة تعليمية واحدة. على سبيل المثال، قد يتضمن مشروع حول تغير المناخ عناصر من العلوم والدراسات الاجتماعية وفنون اللغة، حيث يتعلم الطلاب عن العلم وراء تغير المناخ، وتأثيره على المناطق والثقافات المختلفة، وكيفية التواصل حوله بشكل فعال.    
منحى آخر هو استخدام الموضوعات أو المفاهيم عبر المناهج الدراسية التي تتقاطع مع مجالات مواضيع متعددة. على سبيل المثال، يمكن استكشاف موضوع مثل "المجتمع" من خلال الدراسات الاجتماعية (التعرف على أنواع مختلفة من المجتمعات)، وآداب اللغة (قراءة القصص عن المجتمع)، والرياضيات (قياس وتحليل البيانات حول التركيبة السكانية للمجتمع).     
التكامل مع المواد الأخرى في المناهج الدراسية له فوائد عديدة للطلاب. أولًا، يساعدهم على رؤية أهمية وقابلية تطبيق ما يتعلمونه على مواقف العالم الحقيقي. ثانيًا، يعزز مهارات التفكير الناقد وحل المشكلات من خلال مطالبة الطلاب بإجراء ربط بين أنواع مختلفة من المعرفة. وأخيرًا، يشجع الإبداع والابتكار من خلال السماح للطلاب باستكشاف الموضوعات من وجهات نظر متعددة.   
وباختصار، يعد التكامل مع المواد الأخرى في المناهج الدراسية ممارسة تعليمية مهمة يمكن أن تساعد الطلاب على تطوير فهم أعمق للعالم من حولهم. ومن خلال الجمع بين عناصر من مجالات المواد المختلفة في تجربة تعليمية واحدة، يمكن للطلاب رؤية الروابط بين أنواع مختلفة من المعرفة، وتطوير مهارات التفكير الناقد التي ستخدمهم بشكل جيد طوال حياتهم.

وختامًا، يجب تصميم منهج العلوم لتزويد الطلاب بأساس متين في المفاهيم والمهارات العلمية مع مساعدتهم أيضًا على تطوير مهارات التفكير الناقد وتقدير العالم الطبيعي.      

المراجع

 

American Association for the Advancement of Science (AAAS) Project 2061: https://www.aaas.org/programs/project-

 

ASCD (formerly known as the Association for Supervision and Curriculum Development): http://www.ascd.org/

 

Edutopia: https://www.edutopia.org/article/why-assessment-crucial-learning

 

Integrating Curriculum: Lessons for Adult Education from Career and Curriculum." https://www.edglossary.org/interdisciplinary-curriculum/

National Education Association: https://www.nea.org/advocating-for-change/new-from-nea/why-assessment-important

 

National Science Education Standards (NSES): https://www.nap.edu/catalog/4962/national-science-education-standards

Next Generation Science Standards: https://www.nextgenscience.org/