Ett team ledd av Michigan Technological University gav sig i kast med att ta reda på vad som får STEM-integration att ticka. Deras forskning - publicerad i International Journal of STEM Education — följde flera fallstudier för att observera effekterna av låga, medelhög och hög grad av integration i ett klassrum. De fann att den största utmaningen som lärarna står inför är att skapa tydliga kopplingar mellan STEM -fält och samtidigt balansera behovet av sammanhang och studentengagemang.

Emily Dare, biträdande professor i STEM-utbildning vid Michigan Tech, är huvudförfattare till studien. Hon säger att olika lärare har olika inställning till STEM-integration.

"Enbart detta är inte särskilt förvånande eftersom vi vet att lärare konceptualiserar integrerad STEM på flera sätt, "Dare säger. "Det som är nytt med denna aktuella studie är att denna grad av integration kan vara relaterad till en lärares förståelse för att skapa explicita och meningsfulla kopplingar mellan disciplinerna, i motsats till att anta att eleverna kommer att skapa dessa kopplingar på egen hand."

Dare och hennes medförfattare – Joshua Ellis från Michigan Tech och Gillian Roehrig från University of Minnesota – arbetade med nio naturvetenskapslärare på mellanstadiet för att bedöma STEM-integration i sina klassrum. Forskarna förlitade sig på både reflekterande intervjuer med lärarna och klassrumsimplementeringsdata som antalet undervisningsdagar dedikerade till två eller flera discipliner och hur lång tid som ges för varje disciplin.

"Lärarna som integrerade oftare i sin klass verkade vara mer kritiska till sin undervisning, "Våga säger, "Och efter första gången de implementerade integrerad STEM-instruktion, de övervägde redan hur de skulle förbättra sin praktik."

Hon förklarar att detta säger mycket om lärares motivation och engagemang för att införliva dessa tillvägagångssätt i sina klassrum:Om de finner det integrerade tillvägagångssättet värdefullt, de kan vara mer villiga att lägga tid på att hjälpa eleverna att skapa dessa innehållskopplingar.

STEM utbildning kräver att koppla samman vetenskap, teknologi, teknik, och matematik. Inom den ramen, tre teman uppstod från resultaten av Dare och hennes medarbetares arbete som utmärker sig lågt, medelhög och hög STEM-integration.

Först, integrationens karaktär varierade; det är, den roll som lärare ansåg att de borde spela för att skapa explicita eller implicita kopplingar. En mer aktiv roll i att skapa kontakter återspeglade högre integration, men inte utan sina utmaningar. Tidigare, Våga ledd forskning som hjälper till att klargöra vilken STEM-utbildning, och därför integration, betyder i praktiken för lärare.

Andra, klassrumsintegration berodde på om en lärare valde att i första hand fokusera på naturvetenskap eller teknik. Dare och hennes team hävdar att vetenskap kontra teknik är ett felaktigt val. Lärare med högre grad av STEM-integration vävde in vetenskapliga koncept genom tekniska designprojekt, som att koppla lektioner om värmeöverföring och isolatorer till byggnadssolugnar. Över hela linjen, designbaserade projekt tenderade att hända under de senaste dagarna av undervisningen. Lärare med lägre grad av integration tenderade att fokusera på vetenskapen först, gå sedan över till ingenjörskonst.

Tredje, elevengagemang spelade en roll – och en viktig sådan. Studenter tenderade att vara motiverade för tekniska designprojekt; lärare förklarade att arbetet gav sammanhang, göra begreppen mer verkliga och begripliga. Utmaningen är att lärarna kände sig pressade att balansera det praktiska arbetet med konceptuella och reflekterande aktiviteter. Plus, att upprätthålla ett kontextuellt exempel under flera veckor blev svårt.

Tidningsförfattarna påpekar att medan studieämnena är lärare i fysik på gymnasiet som gör första gången STEM-undervisning, många av de identifierade teman är inte innehållsspecifika. På grund av det, de framgångar och utmaningar som identifierats kan kasta ljus över allmänna kamper som är gemensamma för lärare som integrerar över STEM-discipliner under nya undervisningsstandarder.

Lärarnas främsta utmaningar fokuserade på att försöka hålla lektionerna verkliga för eleverna och kämpa med bättre integrering av matematik. Våga antyder att detta kan bero på att naturvetenskapslärare är just det, inte matematiklärare eller ingenjörer.

"För lärarutbildare, "Våga säger, "Detta innebär att fortsätta att stödja lärare i sina klassrum när de börjar testa nya strategier och läroplansenheter i sina klassrum."