Suuren STEM-tunnin kuusi ominaisuutta

Systeemi on enemmän kuin pelkkä oppiaineiden ryhmittely. Se on liike, jonka tavoitteena on kehittää syvällisiä matemaattis-luonnontieteellisiä perusteita, joita oppilaat tarvitsevat ollakseen kilpailukykyisiä 21. vuosisadan työelämässä.

Mutta tämä liike menee paljon pidemmälle kuin oppilaiden valmistaminen tiettyihin työtehtäviin. STEM kehittää ajattelu-, päättely-, tiimityö-, tutkimus- ja luovuustaitoja, joita oppilaat voivat käyttää kaikilla elämänsä osa-alueilla. STEM ei ole erillinen luokka – se on tapa sisällyttää eri oppiaineita tarkoituksellisesti olemassa olevaan opetussuunnitelmaan.

Tässä on lyhyt yhteenveto STEM-lyhenteestä:

Tiede:

Teknologia: Yksi yllätys – STEM-määritelmä teknologialle sisältää minkä tahansa tuotteen, jonka ihminen on valmistanut täyttääkseen halun tai tarpeen. (Se siitä, että kaikki teknologia on digitaalista.) Tuoli on teknologiaa, samoin lyijykynä. Mikä tahansa tuote, jonka lapset luovat ratkaistakseen ongelman, voidaan katsoa teknologiaksi.

Tekniikka: Suunnitteluprosessi, jota lapset käyttävät ongelmien ratkaisemiseen.

Matematiikka:

STEM-tunnit vaikuttavat usein samankaltaisilta kuin luonnontieteiden tunnit ja kokeet, ja tietyllä tavalla ne ovatkin sitä. Loppujen lopuksi aidot tiedekokemukset ovat käytännönläheisiä ja tutkimukseen perustuvia. Mutta jos tarkastelet ”ihanteellisen” STEM-tunnin perusteita, huomaat joitakin huomattavia eroja.

Tässä on kuusi hyvän STEM-tunnin ominaispiirrettä. Toivon, että käytät näitä ohjeita tehdessäsi yhteistyötä muiden opettajien kanssa ja luodessasi oppitunteja, joissa sovelletaan teknologiaa siihen, mitä oppilaat oppivat luonnontieteissä ja matematiikassa (ja myös muissa oppiaineissa).

1. STEM-tunneilla keskitytään reaalimaailman kysymyksiin ja ongelmiin. STEM-tunneilla oppilaat käsittelevät todellisia sosiaalisia, taloudellisia ja ympäristöongelmia ja etsivät niihin ratkaisuja. Suurin ”aha”-hetkeni STEM-opetuksessa koin, kun siirryin uuteen työpaikkaan ja kohtasin luokan luonnontieteiden opiskelijoita, jotka olivat luopuneet koulunkäynnistä. Laitoin luokan tunnistamaan todellisen ongelman kampuksella, ja yhtäkkiä löysimme itsemme päälaelleen STEM-projektin parista – ennen kuin tuttu lyhenne oli edes puhjennut. Kohdassa Real World STEM Problems on joitakin ehdotuksia hankkeista, joihin oppilaat voisivat keskittyä.

2. STEM-tunteja ohjaa insinöörisuunnitteluprosessi. EDP tarjoaa joustavan prosessin, joka vie oppilaat ongelman – tai suunnitteluhaasteen – tunnistamisesta ratkaisun luomiseen ja kehittämiseen. Jos etsit netistä hakusanalla ”engineering design process images” (insinöörisuunnitteluprosessin kuvat), löydät monia opastavia kaavioita, mutta useimmissa on samat perusvaiheet. Tässä prosessissa opiskelijat määrittelevät ongelmat, tekevät taustatutkimusta, kehittävät useita ratkaisuideoita, kehittävät ja luovat prototyypin ja sitten testaavat, arvioivat ja suunnittelevat ne uudelleen. Tämä kuulostaa hieman tieteelliseltä menetelmältä – mutta EDP:n aikana opiskelijaryhmät kokeilevat omia tutkimukseen perustuvia ideoitaan, käyttävät erilaisia lähestymistapoja, tekevät virheitä, hyväksyvät ne, oppivat niistä ja yrittävät uudelleen. He keskittyvät ratkaisujen kehittämiseen.

3. STEM-tunnit upottavat oppilaat käytännön tutkimukseen ja avoimeen tutkimiseen. STEM-tunneilla oppimispolku on avoin, rajoitusten puitteissa. (Rajoitukset liittyvät yleensä esimerkiksi käytettävissä oleviin materiaaleihin.) Oppilaiden työskentely on käytännönläheistä ja yhteistoiminnallista, ja ratkaisuja koskevat päätökset ovat oppilaiden tekemiä. Oppilaat kommunikoivat keskenään jakaakseen ideoita ja suunnitellakseen prototyyppinsä uudelleen tarpeen mukaan. He hallitsevat omia ideoitaan ja suunnittelevat omia tutkimuksiaan.

4. STEM-tunneilla oppilaat osallistuvat tuottavaan ryhmätyöhön. Oppilaiden auttaminen työskentelemään yhdessä tuottavana tiiminä ei ole koskaan helppoa. Siitä tulee eksponentiaalisesti helpompaa, jos kaikki koulun STEM-opettajat tekevät yhteistyötä tiimityön toteuttamiseksi ja käyttävät samaa kieltä, menettelytapoja ja odotuksia oppilaita kohtaan. Jos haluat vauhtia erityisten oppilasryhmätyöskentelytaitojen kehittämiseen, ota minuun yhteyttä, niin lähetän sinulle luonnoksen oppilasryhmätyöskentelyä koskevasta asiakirjasta.

5. STEM-tunneilla sovelletaan tiukkaa matematiikan ja luonnontieteiden sisältöä, jota oppilaasi oppivat. STEM-tunneillasi sinun tulisi tarkoituksellisesti yhdistää ja integroida matematiikan ja luonnontieteiden kurssien sisältöjä. Suunnittele yhteistyötä muiden matematiikan ja/tai luonnontieteiden opettajien kanssa saadaksesi tietoa siitä, miten kurssien tavoitteet voidaan nivoa yhteen tietyllä oppitunnilla. Tällöin oppilaat voivat alkaa ymmärtää, että luonnontieteet ja matematiikka eivät ole erillisiä oppiaineita, vaan ne toimivat yhdessä ongelmien ratkaisemiseksi. Tämä lisää matematiikan ja luonnontieteiden oppimisen merkityksellisyyttä. STEM-opinnoissa oppilaat käyttävät myös teknologiaa tarkoituksenmukaisella tavalla ja suunnittelevat omia tuotteitaan (myös teknologioita).

Paras skenaario: Ota mukaan myös taideaineiden opettaja. Taiteella on ratkaiseva rooli tuotesuunnittelussa. Ryhmät haluavat, että heidän tuotteensa ovat houkuttelevia, houkuttelevia ja markkinoitavia. Kun taide lisätään, STEM-lyhenteestä tulee STEAM.

6. STEM-oppitunneilla sallitaan useita oikeita vastauksia ja viritetään epäonnistuminen tarpeelliseksi osaksi oppimista. Joskus suunnittelin luonnontieteelliset laboratoriot niin, että kaikki ryhmät toistivat samat tulokset tai vahvistivat tai kumosivat hypoteesin. Oppilaat opiskelivat tiettyä luonnontieteellistä sisältöä, ja koko ideana oli saada käsitys syystä ja seurauksesta muuttujia manipuloimalla.

STEM-tunnit sen sijaan tarjoavat aina mahdollisuuden useisiin oikeisiin vastauksiin ja lähestymistapoihin. STEM-ympäristö tarjoaa runsaasti mahdollisuuksia luoviin ratkaisuihin. Prototyyppejä suunnitellessaan ja testatessaan tiimit saattavat horjua ja epäonnistua ongelman ratkaisemisessa. Se ei haittaa. Heidän odotetaan oppivan siitä, mikä meni pieleen, ja yrittävän uudelleen. Epäonnistumista pidetään positiivisena askeleena matkalla kohti ratkaisujen löytämistä ja suunnittelua.

STEM-oppituntien luominen

Miten siis löytää laadukkaita STEM-oppitunteja? Verkkohaulla ”STEM-tunnit” saat runsaasti tuloksia. Varoituksen sana kuitenkin: Kaikki, mikä väittää olevansa STEM-opetusta, ei todellisuudessa ole STEM-opetusta. Jos se ei täytä edellä kuvattuja kriteerejä, kannattaa ehkä siirtyä eteenpäin.

Aloitan yleensä seuraavista sivustoista, kun suunnittelen STEM-tuntia: Design Squad Nation, NASA STEM-tunti, National Geographic Education, STEMWorks, TeachEngineering ja The Air Force Collaboratory. (Lisää omat suosikkisivustosi kommenttiosioon.)

Etkö löydä mieleisiäsi oppitunteja? Katso kurssisi tavoitteita, keksi reaalimaailman haaste ja kirjoita oma oppitunti. Tutustu blogikirjoituksiini Perfect Stem Lessons (Täydelliset STEM-tunnit) ja 12 Steps to Great STEM Lessons (12 askelta loistaviin STEM-tunteihin), joista löydät ideoita ”miten”. Voit myös saada ilmaisen ”aloitustunnin”, jolla voit tutustuttaa oppilaasi suunnitteluprosessiin ottamalla yhteyttä Melissa Deaniin. (Kirjoita aihekenttään ”Free Launcher Request”.)

Kutsun teidät kaikki – olittepa STEM-opettajia tai ette – liittymään Center for Teaching Quality’s Collaboratory -verkostoon, joka on ammattimainen ja turvallinen virtuaalinen verkosto, johon voitte lähettää ideoitanne ja kysymyksiänne STEM:stä (ja muista kiinnostavista aiheista). Jakaisimme mielellämme tietämystämme ja kokemuksiamme kanssanne.

Teille, jotka olette töissä, hauskaa oppituntienne luomista – ja kiitos, että olette STEM-opettajia.