Ny forskning visar att förskolelärare använder åtta mentala modeller för att lära ut naturvetenskap, teknologi, teknik och matematik – ett mer komplext system än vad som från början var uppenbart.

Dessa modeller presenteras i en ny studie publicerad i Journal of Science Teacher Education . En av medförfattarna, Emily Dare, är biträdande professor i STEM Education vid institutionen för kognitiv och lärande vetenskaper vid Michigan Technological University.

"Folk använder termen 'STEM' mycket, "Våga säger, noterar att det kan hänvisa till de enskilda vetenskapsområdena, teknologi, teknik, och matematik, men begreppet kan också ha bredare betydelse i dagis genom gymnasieutbildning (K-12). "Det är mycket lösaktigt språk som går runt - och det är inte dåligt - men alla har olika förståelse för vad det är och vi dansar runt det."

STEM-utbildning fokuserar på hur man implementerar bästa praxis för undervisning i vetenskap, teknologi, teknik och matematik. Dare och hennes team fann att det är mindre konsistens i dessa metoder än vad utbildningssamhället för grund- och gymnasieskolor kan anta.

STEM Ed 101

I likhet med breda termer som "kunskaper i 2000-talet" eller "praktisk inlärning" som är svåra att fastställa exakt, innebörden av STEM-utbildning har inte klargjorts för lärare. Ändå är termen kopplingen till Next Generation Science Standards och skolor över hela landet förväntas implementera bättre STEM-utbildning.

Så, Dare och hennes medförfattare – huvudförfattaren Elizabeth Ring från St. Catherine University i St. Paul Minnesota tillsammans med Elizabeth Crotty och Gillian Roehrig från STEM Education Center vid University of Minnesota – gav sig i kast med att svara på frågan, vad innebär det för en lärare att konceptualisera STEM och implementera det i sitt klassrum?

För att snabbt och med massor av data gräva i saken, de bad om feedback från nästan 40 lärare i ett tre veckor långt professionellt utvecklingsprogram om STEM-utbildning. Programmet är en del av EngrTEAMS (Engineering to Transform the Education of Analysis, Mått, och vetenskap), finansierat av National Science Foundation (NSF). I verkstaden, Dare och hennes team lät deltagarna rita en modell varje vecka för att visa hur de lär ut STEM i sina klassrum.

"Det finns vissa aspekter av STEM som är unika för en enskild lärares egen uppfattning, men på det stora hela kan vi definitivt se mönster, " Säger Dare. "Det var intressant att se att den tredje veckan, vi hade dessa mer komplexa modeller. Men i slutet av dagen, de berättar samma historia. Lärarna har nu en större, mer komplex förståelse för hur man lär ut STEM i sina klassrum."

STEM-undervisningsmodeller

Genom att använda tekniker för innehållsanalys, teamet plockade fram upprepade bilder och ord från lärarnas ritningar. De kokade ner till åtta grundmodeller.

• STEM är en akronym, en ytlig lista över ämnen
• STEM består av separata discipliner
• Vetenskap är sammanhang – andra områden bidrar till vetenskapen
• Teknik är sammanhanget – tillämpning och byggnad är viktigast
• STEM är en approximation för den tekniska designprocessen, vilken vetenskap, teknik och matematik är en del av
• Verklig problemlösning är hjärtat i STEM-utbildning; det förbereder eleverna bäst för college och karriärer
• Vetenskap och ingenjörsdesign används lika – det ena kan inte hända utan det andra
• Integrerad STEM där alla fält kopplas samman i komplexa relationer; detta är den mest nyanserade av modellerna.

Integrerad STEM-utbildning

Dare säger att de hittade "lärare kommer att välja en modell som passar dem för den dagen, " och kommer att modifiera enligt lektionsplaner och kunskapsbasen för sina elever. På grund av detta, nästa steg för teamet är att väga för- och nackdelar med modellerna för att hjälpa lärare att finslipa adaptiva verktyg för sina klassrum.

Hon tillägger att den andra fronten av forskningen behöver titta på studentbedömning. Särskilt, integrerad STEM är utmärkt för att förmedla det invecklade i hur enskilda fält ansluter och gör en summa större än deras delar – dock, traditionella tester ger utmaningar. Andra alternativ som prestationsbedömningar måste implementeras på högre nivåer än isolerade klassrum, som Dare säger handlar om att bygga starka partnerskap med såväl distrikt som lärare.

"Detta går från ett samtal med lärare till ett samtal med administratörer, " säger hon. "Vi måste fråga:Ok, distrikt, du vill göra STEM-integration. Dina lärare har flera sätt att tänka på det, vad ska du driva framåt? Och hur ska vi se till att vi är på samma sida?"