Sex kännetecken för en bra STEM-lektion

STEM är mer än bara en gruppering av ämnesområden. Det är en rörelse för att utveckla den djupa matematiska och vetenskapliga grund som eleverna behöver för att vara konkurrenskraftiga i 2000-talets arbetsliv.

Men denna rörelse sträcker sig långt bortom att förbereda eleverna för specifika arbeten. STEM utvecklar en uppsättning färdigheter inom tänkande, resonemang, lagarbete, undersökande och kreativa färdigheter som eleverna kan använda på alla områden i sina liv. STEM är inte en fristående klass – det är ett sätt att medvetet införliva olika ämnen i en befintlig läroplan.

Här är en snabb genomgång av STEM-akronymen:

Science:

Teknik: Studier av den naturliga världen: En överraskning: STEM-definitionen av teknik omfattar alla produkter som tillverkas av människor för att tillgodose en önskan eller ett behov. (Så mycket för att all teknik är digital.) En stol är teknik, liksom en penna. Alla produkter som barn skapar för att lösa ett problem kan betraktas som teknik.

Ingenjörsvetenskap: Den designprocess som barn använder för att lösa problem.

Matematik: Det språk med siffror, former och kvantiteter som verkar så irrelevant för många elever.

Lektioner om systemteknik verkar ofta likna naturvetenskapliga lektioner och experiment, och på sätt och vis är de det också. Äkta naturvetenskapliga erfarenheter är trots allt praktiska och undersökningsbaserade. Men om du tittar på grunderna för en ”idealisk” STEM-lektion kommer du att se några väsentliga skillnader.

Här är sex egenskaper hos en bra STEM-lektion. Jag hoppas att du kommer att använda dessa riktlinjer för att samarbeta med andra lärare och skapa lektioner som tillämpar teknik på vad eleverna lär sig i naturvetenskap och matematik (och andra ämnen också).

1. STEM-lektioner fokuserar på frågor och problem från den verkliga världen. I STEM-undervisningen tar eleverna upp verkliga sociala, ekonomiska och miljömässiga problem och söker lösningar. Min största aha-upplevelse inom STEM kom när jag flyttade till en ny tjänst och ställdes inför en klass med naturvetenskapliga elever som hade gett upp skolan. Jag lät klassen identifiera ett verkligt problem på campus, och plötsligt befann vi oss huvudstupa i ett STEM-projekt – innan den välkända akronymen ens hade dykt upp på scenen. Se Real World STEM Problems för några förslag på projekt som eleverna kan fokusera på.

2. STEM-lektioner styrs av den tekniska designprocessen. EDP är en flexibel process som tar eleverna från att identifiera ett problem – eller en designutmaning – till att skapa och utveckla en lösning. Om du söker efter ”bilder på teknisk designprocess” på nätet hittar du många diagram som kan vägleda dig, men de flesta har samma grundläggande steg. I den här processen definierar eleverna problem, genomför bakgrundsforskning, utvecklar flera idéer till lösningar, utvecklar och skapar en prototyp och testar, utvärderar och omformar dem sedan. Detta låter lite som den vetenskapliga metoden – men under EDP prövar grupper av elever sina egna forskningsbaserade idéer, använder olika tillvägagångssätt, gör misstag, accepterar och lär sig av dem och försöker igen. Deras fokus ligger på att utveckla lösningar.

3. STEM-lektioner fördjupar eleverna i praktisk undersökning och öppen utforskning. I STEM-lektioner är vägen till lärande öppen, inom vissa begränsningar. (Begränsningar omfattar i allmänhet saker som tillgängligt material.) Elevernas arbete är praktiskt och samarbetsinriktat, och beslut om lösningar fattas av eleverna själva. Eleverna kommunicerar för att dela idéer och omforma sina prototyper vid behov. De kontrollerar sina egna idéer och utformar sina egna undersökningar.

4. STEM-lektioner involverar eleverna i produktivt lagarbete. Att hjälpa eleverna att samarbeta i ett produktivt team är aldrig en lätt uppgift. Det blir exponentiellt lättare om alla STEM-lärare på en skola arbetar tillsammans för att genomföra lagarbete och använder samma språk, förfaranden och förväntningar på eleverna. Om du vill ha en starthjälp för att bygga upp specifika färdigheter för elevernas lagarbete kan du kontakta mig så skickar jag dig ett utkast till ett dokument om elevernas lagarbete.

5. STEM-lektioner tillämpar rigoröst matematiskt och vetenskapligt innehåll som dina elever lär sig. I dina STEM-lektioner bör du medvetet koppla samman och integrera innehåll från matematiska och naturvetenskapliga kurser. Planera att samarbeta med andra lärare i matematik och/eller naturvetenskap för att få insikt i hur kursmålen kan vävas samman i en viss lektion. Eleverna kan då börja se att naturvetenskap och matematik inte är isolerade ämnen, utan att de arbetar tillsammans för att lösa problem. Detta ger relevans åt deras matematiska och naturvetenskapliga inlärning. Inom STEM använder eleverna också teknik på lämpliga sätt och utformar sina egna produkter (även teknik).

Bästa scenario: involvera även en konstlärare. Konst spelar en avgörande roll i produktdesign. Teamen kommer att vilja att deras produkter ska vara attraktiva, tilltalande och säljbara. När konsten läggs till blir STEM-akronymen STEAM.

6. STEM-lektioner tillåter flera rätta svar och omformulerar misslyckanden som en nödvändig del av lärandet. Ibland utformade jag mina naturvetenskapliga laborationer så att alla lag skulle replikera samma resultat eller verifiera eller vederlägga en hypotes. Eleverna studerade specifikt vetenskapligt innehåll och hela idén var att ge insikt i orsak och verkan genom att manipulera variabler.

STEK-undervisning ger däremot alltid möjlighet till flera rätta svar och tillvägagångssätt. STEM-miljön erbjuder rika möjligheter till kreativa lösningar. Vid utformning och testning av prototyper kan lagen vackla och misslyckas med att lösa problemet. Det är okej. De förväntas lära sig av det som gick fel och försöka igen. Misslyckanden betraktas som ett positivt steg på vägen mot att upptäcka och utforma lösningar.

Skapa STEM-lektioner

Så var kan man hitta STEM-lektioner av hög kvalitet? En sökning på nätet efter ”STEM-lektioner” ger många resultat. Ett ord av försiktighet, dock: Allt som påstås vara STEM är inte STEM. Om det inte uppfyller de kriterier som beskrivs ovan kanske du vill gå vidare.

Jag brukar börja med följande webbplatser för att få igång mina tankar när jag planerar en STEM-lektion: Design Squad Nation, NASA STEM lesson, National Geographic Education, STEMWorks, TeachEngineering och The Air Force Collaboratory. (Lägg gärna till dina egna favoritsajter i kommentarsfältet.)

Har du inte hittat någon lektion som du gillar? Titta på dina kursmål, kom på en utmaning från den verkliga världen och skriv en egen lektion. Kolla in mina blogginlägg Perfect Stem Lessons och 12 Steps to Great STEM Lessons (12 steg till bra STEM-lektioner) för några ”hur man gör”-idéer. Du kan också få en gratis ”startlektion” för att introducera dina elever till den tekniska designprocessen genom att kontakta Melissa Dean. (Skriv ”Free Launcher Request” i ämnesraden.)

För den ultimata resursen uppmanar jag er alla – oavsett om ni är STEM-lärare eller inte – att gå med i Center for Teaching Quality’s Collaboratory, ett professionellt och säkert virtuellt nätverk där ni kan lägga upp era idéer och frågor om STEM (och andra ämnen av intresse). Vi vill gärna dela vår kunskap och våra erfarenheter med er.

För er som arbetar i skyttegravarna, ha kul med att skapa era lektioner – och tack för att ni är STEM-lärare.