الرئيسية / مقررات / مبادئ التعلم القائم على حل المشكلات (PBL) في تعليم STEM

مبادئ التعلم القائم على حل المشكلات (PBL) في تعليم STEM

 

يعد تطوير معرفة المعلمين ومهاراتهم وثقتهم في تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) أمرًا بالغ الأهمية لدعم ثقافة الابتكار والإنتاجية. ويعد بناء القدرات هذا ضروريًا أيضًا لتطوير المعرفة بSTEM التي تتضمن القدرة على تحديد وتطبيق ودمج المفاهيم من مجالات STEM نحو فهم المشكلات المعقدة والابتكار لحلها. ومع ذلك، فقد سلط المعلمون الضوء على الافتقار إلى نماذج مرئية لتكامل العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات باعتباره تحديًا لتنفيذ تعليم STEM بنجاح في المدارس. لقد كان التعلم القائم على المشكلات (PBL) راسخًا في سياقات التعليم العالي كنهج للتعلم في تخصصات STEM وقد يقدم طريقة فعالة لدمج المعرفة والمهارات عبر تخصصات (STEM) في تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) في المدرسة ودعم تطوير الطلاب كمتعلمين قادرين وموجهين ذاتيًا. ومع ذلك، إذا كانت PBL ستسهم بشكل فعال في تعليم STEM في المدارس وبناء قدرة المعلم على تدريس STEM، فيجب فهم هذا النهج بشكل أفضل. تهدف هذه المقال إلى إنشاء مجموعة من المبادئ لدعم نموذج التعلم القائم على المشاريع (PBL) لتعليم STEM في المدارس. هناك أربعة مبادئ أساسية انبثقت من التعلم القائم على المشاريع وهي: (أ) المعرفة والمهارات والقدرات المرنة؛ (ب) التفكير ما وراء المعرفي النشط والاستراتيجي؛ (ج) التعاون القائم على الدوافع الذاتية؛ و (د) المشكلات المتضمنة في السياقات الحقيقية والثرية.

المقدمة

إن بناء معرفة المعلم ومهاراته وثقته في تعليم (STEM) أمر بالغ الأهمية لدعم ثقافة الابتكار والإنتاجية في المجتمع. ويعد بناء القدرات ضروريًا أيضًا لتطوير المعرفة بـSTEM التي تتضمن القدرة على تحديد وتطبيق ودمج المفاهيم من مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات نحو فهم المشكلات المعقدة والابتكار لحلها. يتفق أرباب العمل على أن مثل هذا التعليم ضروري للتنمية الاقتصادية والنمو في المستقبل. ومع ذلك، مقابل هذا الطلب المتزايد على مستقبل STEM، “هناك دليل على أن أنظمة التعليم لدينا ليست على مستوى التحدي”. إن الافتقار إلى الموارد المناسبة، وتعليم المعلمين (سواء قبل الخدمة أو أثناء الخدمة)، ونماذج لتكامل العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات هي بعض الجوانب التي تم تسليط الضوء عليها باعتبارها تحديات أمام تنفيذ تعليم (STEM) المتكامل.

 

المعلمون هم الرابط الحاسم في مواجهة هذا التحدي بطريقتين مختلفتين:

إن بناء معرفة المعلم ومهاراته وثقته في بتعليم وتعلم STEM، وتنفيذ نماذج مفيدة وقابلة للاستخدام لتعليم STEM تركز على الممارسات التربوية التي تدعم تعليم STEM كنهج متكامل ومتماسك وهادف للتعلم هو شيء مفقود في المشهد التعليمي الحالي.

تم اقتراح التعلم القائم على حل المشكلات (PBL) كنهج واحد لدعم التكامل الحقيقي لمجالات STEM. يمكن أن يساعد نهج التعلم القائم على المشروعات (PBL) الطلاب في تطوير مهارات التفكير لديهم ، وقدرات حل المشكلات ، وتكامل المعرفة. يمكن أن يؤدي تحديد مشكلة في صميم تعلم الطلاب في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) إلى دعم تجربة تعليمية أكثر تكاملاً وتفاعلاً ومساعدة الطلاب على فهم العلاقة بين التعلم وتطبيقات العالم الحقيقي في نفس الوقت.

تمت دراسة الخصائص العامة التي تقوم عليها التعلم القائم على المشاريع (PBL) جيدًا، لا سيما في قطاع التعليم العالي. ومع ذلك، إذا كان من المقرر أن تسهم PBL بشكل فعال في تعليم (STEM) في المدارس وبناء قدرة المعلم ، فإن هذا النهج يحتاج إلى فهم أفضل في سياقات المعلمين. يركز هذا المقال على تحديد الطبيعة الأساسية ونية نموذج التعلم القائم على المشاريع (PBL) لتعليم STEM للمدارس. على وجه الخصوص، يسعى هذا المقال إلى الإجابة عن هذين السؤالين:

(1) ما هي مبادئ الممارسة التي تميز نموذج التعلم القائم على المشاريع (PBL) لتعليم STEM في المدرسة؟

(2) كيف يمكن لـ PBL المساهمة بشكل فعال في تعليم STEM (STEM) في المدرسة؟

 

2.1. تعليم STEM

لقد أصبح تعليم STEM ظاهرة عالمية، ولكن لأسباب متباينة تمامًا. يُنظر إلى STEM على أنها ضرورة اقتصادية لتوفير عمال المستقبل في عالم يزداد عولمة وتحركه التكنولوجيا. من ناحية أخرى، يركز تعليم STEM على الواجب الأخلاقي للتعليم لإعداد المتعلمين للعيش بفعالية والمساهمة في المجتمع. لهذا السبب، يحتضن تعليم STEM رؤية للمساهمة في مجتمع أفضل ومواطنيه من خلال إعداد الطلاب الذين يمكنهم الاستجابة بفعالية للتحديات الاقتصادية والاجتماعية والبيئية متعددة الأوجه، مثل تلك التي أثارها COVID-19 وتغير المناخ.

يركز تعليم STEM على ربط التعلم عبر التخصصات. لا يُقصد منه أن يحل محل التعلم في كل من تخصصات (STEM) ولكنه يدرك أن التعلم في كل من هذه التخصصات لا يكفي عند القيام به بشكل منفصل. كما يقترح فاسكيز وآخرون:

يعد تعليم (STEM) نهجًا متعدد التخصصات للتعلم يزيل الحواجز التقليدية التي تفصل بين التخصصات الأربعة للعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات ويدمجها في تجارب التعلم الواقعية الصارمة وذات الصلة للطلاب.

يسلط تعريف تعليم STEM الضوء على ثلاث نقاط مهمة: (1) إزالة الحواجز التقليدية بين التخصصات ، (2) دمج هذه التخصصات ، و (3) وضع خبرات التعلم في سياقات العالم الحقيقي ذات الصلة. لذلك فإن تعليم (STEM) يتماشى جيدًا مع التعلم القائم على المشروعات (PBL) مع تركيزه على المشكلات ذات المغزى بالنسبة للمتعلم ، والمضمنة في سياقات العالم الواقعي وفي بناء القدرات للاستفادة من المهارات والمعرفة والموارد في ممارسة حل المشكلات.

يعد تعليم STEM مهمًا في تطوير مجتمع متعلم علميًا وتقنيًا، وهو هدف مهم لتعليم القرن الحادي والعشرين. أوضح بايبي هذه الحاجة إلى مجتمع متعلم علميًا وتكنولوجيًا، داعيًا إلى محو أمية STEM (STEM) التي تتطلب من الأفراد تطوير المعرفة والمواقف والمهارات لتحديد مشاكل العالم الحقيقي ؛ فهم خصائص مواضيع STEM (STEM) ؛ تطوير الوعي والقدرة على شرح العالم الطبيعي والمصمم بهذه المعرفة ، واكتساب الرغبة في الانخراط والتفكير في القضايا المتعلقة بـ STEM كمواطنين عالميين. في مجتمعنا المتطور باستمرار والعالمي بشكل متزايد، غالبًا ما تكون مشكلات العالم الحقيقي معقدة ومتعددة الأوجه، وتتطلب تكامل مفاهيم STEM المتعددة وفرق تعاونية من متخصصي STEM لحلها.

عند إعداد الطلاب لحل مشكلات العالم الواقعي المعقدة ومن أجل فهم تجاربهم داخل المدرسة وخارجها، يجب منحهم فرصًا للتعامل مع تخصصات STEM المختلفة والتفاعل مع تخصصات STEM بشكل مختلف. إن تقديم نهج متكامل لتعليم STEM يمكن أن يزود الطلاب بخبرات أكثر ارتباطًا وتحفيزًا تركز على إقامة روابط بين تخصصات STEM ومشكلات العالم الحقيقي. ومن ثم، يجب أن يشمل التكامل في تعليم STEM (STEM) فرصة تطوير مهارات حل المشكلات والتعليم القائم على الاستفسار، بالإضافة إلى معرفة المحتوى التأديبي. يتطلب هذا من المعلمين إعادة التفكير في أنواع الخبرات المقدمة للطلاب في تعليم STEM.

لفهم كيف يمكن لـ PBL أن تساهم بشكل فعال في تعليم STEM، من الضروري فهم أصول التعلم القائم على المشاريع (PBL) والخصائص المحددة لهذا النهج.

2.2. أصول التعلم القائم على حل المشكلات (PBL)

نشأت في سياقات التعليم العالي في أواخر الستينيات، وُصفت التعلم القائم على المشاريع (PBL) على أنها “التعلم الذي ينتج عن عملية العمل نحو فهم أو حل مشكلة ما”. في هذا المفهوم الأصلي، تم اعتبار المهارات المرتبطة بـ PBL ضرورية للعمل المستمر للأطباء، الذين احتاجوا، طوال حياتهم المهنية، إلى التقييم الذاتي المستمر لقدراتهم وتطوير المهارات والمعرفة والموارد التي يحتاجونها لتلبية احتياجات المريض. على نحو فعال. لذلك كان يُنظر إلى PBL على أنه نهج فعال لتدريب الممارسين الطبيين المستقبليين في تشخيص المرضى وعلاجهم. اعتمد معلمو الهندسة في وقت لاحق PBL بسبب ملاءمة نهج التعلم هذا للممارسة الهندسية. على وجه التحديد، تناولت PBL الحاجة إلى تطوير مهندسين مستقبليين بمهارات حل المشكلات التي يمكن نقلها إلى مجموعة من السياقات المختلفة. تم تطبيق PBL منذ ذلك الحين في مجموعة متنوعة من المجالات، بما في ذلك القانون والعلاج الطبيعي وعلم النفس وعلوم الكمبيوتر.

يبدو أن استخدام التعلم القائم على المشاريع (PBL) مناسب تمامًا لتطوير الممارسة داخل مهن العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات لأنه يساعد على تطوير الخصائص لدى الطلاب التي تمكنهم من الاستجابة لاحتياجات ومتطلبات مهنتهم، وهي:

  • بناء قاعدة معرفية واسعة ومرنة،
  • تطوير مهارات فعالة في حل المشكلات،
  • تطوير مهارات التعلم مدى الحياة الموجه ذاتيًا،
  • يصبحون متعاونين فعالين،
  • أن تصبح متحفزًا جوهريًا للتعلم.

بينما تسعى PBL إلى تطوير خصائص معينة للمتعلم، تجدر الإشارة إلى أنه لا يوجد نهج واحد متفق عليه لتنفيذها. لا يوجد اتفاق حول ما إذا كان هناك نوع واحد من PBL أو يجب أن يكون هناك العديد من المتغيرات. يصف الباحثون خمسة نماذج مختلفة من التعلم القائم على المشروعات، استنادًا إلى خمسة وجهات نظر مختلفة لأهداف التعلم القائم على المشروعات، بما في ذلك “اكتساب المعرفة، والتعلم القائم على المشروعات PBL للعمل المهني، وPBL للفهم متعدد التخصصات، وPBL للتعلم عبر التخصصات، وPBL للكفاءة الضرورية”. في حين أنه قد تكون هناك نماذج مختلفة من PBL، فإننا نسلط الضوء أدناه على بعض الخصائص الرئيسية الموصوفة بشكل شائع لـ PBL:

(1) طبيعة المشكلة

تكمن طبيعة المشكلة (المشكلات) والسياق الذي توجد فيه هذه المشكلة (المشكلات) في جوهرها. من أكثر الجوانب تعقيدًا في التعلم القائم على المشروعات (PBL) تأطير المشكلات المناسبة، حيث أن جودة المشكلة المختارة لها تأثير كبير على جودة عملية التعلم ونتائج التعلم القائم على المشروعات (PBL). عند تحديد ما قد يصنع مشكلة مناسبة، يجب مراعاة الخصائص المختلفة للمشكلة، بما في ذلك كيفية هيكلة المشكلة، وعمليات حل المشكلات التي سيتم استخدامها، ومدى أهمية السياق، وتعقيد المشكلة، وأنواع أنماط التفكير المطلوبة، وتجريد المشكلة.

مقدار الهيكل المتأصل في المشكلة هو اعتبار مهم. أنسب المشاكل لسياق التعلم القائم على المشاريع (PBL) هي المشاكل غير المنظمة. تتميز المشاكل غير المنظمة بالعديد من عناصر المشكلة غير المعروفة، والغموض فيما يتعلق بالمفاهيم اللازمة لحلها، والحلول المتعددة الممكنة، وعدم وجود مسار واضح لإيجاد حل. ومن الأمثلة على ذلك مشاكل التشخيص ومشاكل الأداء الاستراتيجي والحالات القائمة / مشاكل السياسة ومشاكل التصميم. الهدف من استخدام مثل هذه المشكلات الفوضوية وغير المنظمة هو مساعدة الطلاب على تطوير قدرتهم على تطبيق معارفهم بشكل يتسم بالاستجابة والمرونة للعمل في مواقف المشكلات المعقدة وتطوير مهارات التفكير في الأنظمة التي يتم اختبارها عادةً في بيئات العالم الحقيقي. تفسح طبيعة المشكلة غير المنظمة نفسها أيضًا للسماح بالتفاعل والتعاون بين الطلاب، مما يتيح فرصًا لتطوير التوجيه الذاتي للطالب.

(2) السياق الذي يتم تضمين المشكلة فيه

يعد السياق الذي يتم فيه تعيين المشكلات مهمًا بشكل أساسي إذا كان الطلاب سيطورون الخصائص المرغوبة الموضحة أعلاه. تتطلب المشكلات المضمنة في سياقات التعلم الغنية وذات الصلة تفكيرًا عميقًا من أجل تحديد وتقييم الحلول الممكنة المتعددة واختيار وتطبيق التفكير الاستراتيجي المناسب والهادف. يعمل استخدام سياقات التعلم الغنية وذات الصلة أيضًا على تحفيز الطلاب بشكل جوهري على معالجة مثل هذه المشكلات من خلال الانخراط في فرص التعاون. عندما يواجه الطلاب تحديًا للانخراط بشكل تعاوني في المشكلات ذات الصلة والتي تكون ذات مغزى للسياقات المحلية أو الوطنية أو العالمية التي يعيشون فيها، فمن المرجح أيضًا أن يتم تعزيز الدافع الداخلي لأن مثل هذه التحديات قد تستجيب بشكل أوسع لقيمهم ومعتقداتهم.

(3) تكامل المجالات المختلفة

تتطلب المشاكل المحددة في السياقات ذات الصلة والغنية أنواعاً مختلفة من المعرفة والمهارات والقدرات لفهمها وحلها. نهج التعلم القائم على المشكلات متعدد التخصصات بطبيعته، ويجب تشجيع المتعلمين على الوصول إلى المعلومات والموارد من مجموعة واسعة من التخصصات أو الموضوعات التي تكرر كيف “يجب على الأشخاص في العالم الحقيقي تذكر وتطبيق المعلومات المدمجة من مصادر متنوعة في العمل” (ص 85 – 86). تؤدي الدراسة المتأنية لوجهات النظر المتنوعة إلى فهم أكثر شمولاً للقضايا قيد الدراسة وتطوير حلول أكثر قوة.

(4) نهج يركز على المتعلم

تماشياً مع دور المعلم كدليل، يجب أن يكون الطلاب مستعدين وقادرين على تحمل مسؤولية التعلم الخاص بهم. عندما تقع مسؤولية التعلم وعملية التعلم على عاتق المتعلم، يزداد دافع المتعلم وامتلاك المشكلة. علاوة على ذلك، يجب أن يكون المتعلمون قادرين على شرح “ما يعرفونه وما يحتاجون إليه لمعرفة المزيد”. وهذا يشمل المتعلمين قبول المسؤولية عن دورهم في البحث عن “المعلومات ذات الصلة وإعادتها إلى المجموعة للمساعدة في تطوير حل قابل للتطبيق”.

(5) المعلم كدليل أو ميسّر لعملية التعلم

الأهم من ذلك، من أجل إنشاء سياقات تعليمية غنية مع التركيز على التعلم النشط والموجه ذاتيًا، يصبح دور المعلم دور المرشد أو الميسر، ودعم، ووضع النماذج، والمراقبة، وتقييم تقدم المتعلم من خلال عملية التعلم القائم على المشروعات (PBL). ومن ثم، فإن المعلم ليس مزودًا للمحتوى في حد ذاته ولكن بدلاً من ذلك يُتوقع منه أن يقوم بنموذج التفكير الخبير (“النمذجة ما وراء المعرفية” بينما يعمل الطلاب في مجموعات صغيرة موجهة ذاتيًا إلى حد كبير. يتحول دور المعلم من دور توفير المعلومات أو الحلول إلى “توجيه وفحص ودعم مبادرات الطلاب”.

2.3 ملخص — ربط تعليم PBL و STEM

في حين أن PBL نشأت في أماكن التعليم العالي، فإن هذا النهج قد يقدم الكثير لتعليم STEM في المدارس. قد يساعد استخدام نهج التعلم القائم على المشروعات (PBL) الطلاب على دمج المعرفة من مختلف تخصصات STEM، مما يتيح تطوير مهارات حل المشكلات والتفكير النقدي من خلال تعاون مجموعة صغيرة في سياقات تعليمية هادفة وحقيقية. قد يُمكِّن نهج PBL في تعليم STEM الطلاب أيضًا من فهم العلاقة بين ما يتعلمونه، وكيف يتعلمون، والتطبيقات المحتملة في العالم الحقيقي. في حين تم إدخال التعلم القائم على المشاريع (PBL) في المدارس على المستوى الدولي، فقد تميل إلى حدوث ذلك بطرق مخصصة وعبر مجالات موضوعية مختلفة. بعبارة أخرى، لا يوجد إطار عمل مشترك لـ PBL في تعليم STEM بالمدرسة يمكن استخدامه من قبل الباحثين والممارسين ومطوري المناهج.

 

عن admin

شاهد أيضاً

فلسفة تعليم STEM

تدريس أسس التصميم Design Pedagogy تدريس التصميم هو نهج تعليمي هادف للتعلم يركز على عملية …

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

You cannot copy content of this page