Seks kendetegn ved en god STEM-lektion

STEM er mere end blot en samling af fagområder. Det er en bevægelse, der har til formål at udvikle det dybe matematiske og videnskabelige grundlag, som eleverne har brug for for at være konkurrencedygtige på arbejdsmarkedet i det 21. århundrede.

Men denne bevægelse går langt videre end at forberede eleverne på specifikke job. STEM udvikler et sæt af tænkning, ræsonnement, holdarbejde, undersøgelsesfærdigheder og kreative færdigheder, som eleverne kan bruge på alle områder af deres liv. STEM er ikke en selvstændig klasse – det er en måde, hvorpå man bevidst kan indarbejde forskellige fag på tværs af et eksisterende pensum.

Her er en hurtig gennemgang af STEM-akronymet:

Videnskab: Studiet af den naturlige verden.

Teknologi: En overraskelse: STEM-definitionen af teknologi omfatter ethvert produkt, der er fremstillet af mennesker for at opfylde et ønske eller et behov. (Så meget for at al teknologi er digital.) En stol er teknologi; det samme er en blyant. Ethvert produkt, som børn skaber for at løse et problem, kan betragtes som teknologi.

Ingeniørarbejde: Den designproces, som børn bruger til at løse problemer.

Matematik: Det sprog med tal, former og mængder, der virker så irrelevant for mange elever.

Systemteknologiske lektioner ligner ofte naturvidenskabelige lektioner og eksperimenter, og det er de på nogle måder også. Når alt kommer til alt, er ægte videnskabelige oplevelser praktiske og undersøgelsesbaserede. Men hvis man ser på det grundlæggende i en “ideel” STEM-lektion, vil man se nogle væsentlige forskelle.

Her er seks karakteristika for en god STEM-lektion. Jeg håber, at du vil bruge disse retningslinjer til at samarbejde med andre lærere og skabe lektioner, der anvender teknologi til det, eleverne lærer i naturvidenskab og matematik (og også i andre fag).

1. STEM-lektioner fokuserer på spørgsmål og problemer fra den virkelige verden. I STEM-undervisningen tager eleverne fat på virkelige sociale, økonomiske og miljømæssige problemer og søger løsninger. Mit største “aha” STEM-øjeblik kom, da jeg flyttede til en ny stilling og stod over for en klasse med naturvidenskabselever, som havde opgivet skolen. Jeg fik klassen til at identificere et problem fra den virkelige verden lige her på campus, og pludselig var vi helt optaget af et STEM-projekt – før det velkendte akronym overhovedet var kommet frem på scenen. Se Real World STEM Problems for at få nogle forslag til projekter, som eleverne kan fokusere på.

2. STEM-lektioner er styret af den tekniske designproces. EDP giver en fleksibel proces, der fører eleverne fra identifikation af et problem – eller en designudfordring – til skabelse og udvikling af en løsning. Hvis du søger efter “engineering design process images” på nettet, kan du finde mange diagrammer til at vejlede dig, men de fleste har de samme grundlæggende trin. I denne proces definerer eleverne problemer, foretager baggrundsundersøgelser, udvikler flere idéer til løsninger, udvikler og skaber en prototype og tester, evaluerer og redesigner dem derefter. Det lyder lidt som den videnskabelige metode – men i løbet af EDP afprøver hold af studerende deres egne forskningsbaserede idéer, anvender forskellige tilgange, begår fejl, accepterer og lærer af dem og prøver igen. Deres fokus er på at udvikle løsninger.

3. STEM-undervisning fordyber eleverne i praktisk undersøgelse og åben udforskning. I STEM-undervisning er vejen til læring åben, inden for visse begrænsninger. (Begrænsninger omfatter generelt ting som tilgængelige materialer.) Elevernes arbejde er praktisk og i samarbejde, og beslutninger om løsninger er elevgenereret. Eleverne kommunikerer for at dele idéer og omforme deres prototyper efter behov. De kontrollerer deres egne idéer og designer deres egne undersøgelser.

4. STEM-undervisningen inddrager eleverne i produktivt teamarbejde. At hjælpe eleverne med at arbejde sammen som et produktivt team er aldrig en let opgave. Det bliver eksponentielt nemmere, hvis alle STEM-lærere på en skole arbejder sammen om at gennemføre teamwork og bruger det samme sprog, de samme procedurer og forventninger til eleverne. Hvis du vil have en starthjælp til at opbygge specifikke færdigheder i elev-teamarbejde, kan du kontakte mig, så sender jeg dig et udkast til et dokument om elev-teamarbejde.

5. STEM-lektioner anvender stringent matematisk og videnskabeligt indhold, som dine elever lærer. I dine STEM-lektioner bør du bevidst forbinde og integrere indhold fra matematiske og naturvidenskabelige fag. Planlæg at samarbejde med andre matematiklærere og/eller naturvidenskabelige lærere for at få indsigt i, hvordan kursusmål kan flettes sammen i en given lektion. Eleverne kan så begynde at se, at naturvidenskab og matematik ikke er isolerede fag, men at de arbejder sammen for at løse problemer. Dette giver relevans til deres matematiske og naturvidenskabelige læring. I STEM bruger eleverne også teknologi på passende måder og designer deres egne produkter (også teknologier).

Best case scenario: Involver også en kunstlærer. Kunst spiller en afgørende rolle i produktdesign. Holdene vil ønske, at deres produkter skal være attraktive, tiltalende og salgbare. Når kunsten tilføjes, bliver STEM-akronymet til STEAM.

6. STEM-undervisning giver mulighed for flere rigtige svar og omdefinerer fejl som en nødvendig del af læringen. Nogle gange udformede jeg mine videnskabelige laboratorier, så alle hold skulle gentage de samme resultater eller verificere eller afkræfte en hypotese. Eleverne studerede et specifikt videnskabeligt indhold, og hele idéen var at give indsigt i årsag og virkning ved at manipulere variabler.

STEM-undervisning giver derimod altid mulighed for flere rigtige svar og tilgange. STEM-miljøet giver rige muligheder for kreative løsninger. Ved udformning og afprøvning af prototyper kan det forekomme, at holdene vakler og ikke formår at løse problemet. Det er helt i orden. Det forventes, at de lærer af det, der gik galt, og prøver igen. Fiasko betragtes som et positivt skridt på vejen til at opdage og designe løsninger.

Skabelse af STEM-lektioner

Så hvor kan man finde STEM-lektioner af høj kvalitet? En online-søgning på “STEM-lektioner” vil give masser af resultater. Der er dog en lille advarsel: Ikke alt, hvad der hævder at være STEM, er faktisk STEM. Hvis det ikke opfylder de ovenfor beskrevne kriterier, bør du måske gå videre.

Jeg starter som regel med følgende websteder for at få gang i mine tanker, når jeg planlægger en STEM-lektion: Design Squad Nation, NASA STEM-lektion, National Geographic Education, STEMWorks, TeachEngineering og The Air Force Collaboratory. (Tilføj gerne dine egne yndlingswebsteder i kommentarfeltet.)

Kan du ikke finde nogen lektioner, du kan lide? Kig på dine kursusmål, find på en udfordring fra den virkelige verden, og skriv din egen lektion. Tjek mine blogindlæg Perfect Stem Lessons og 12 Steps to Great STEM Lessons for at få nogle “hvordan man” idéer. Du kan også få en gratis “startlektion” til at introducere dine elever til den tekniske designproces ved at kontakte Melissa Dean. (Skriv “Free Launcher Request” i emnefeltet.)

For den ultimative ressource inviterer jeg alle jer – uanset om I er STEM-lærere eller ej – til at blive medlem af Center for Teaching Quality’s Collaboratory, et professionelt og sikkert virtuelt netværk, hvor I kan skrive jeres idéer og spørgsmål om STEM (og andre emner af interesse). Vi vil meget gerne dele vores viden og erfaringer med jer.

For dem af jer i skyttegravene, hav det sjovt med at skabe jeres lektioner – og tak fordi I er STEM-lærere.