• د. خولة بنت زاهر الحوسنية
• أستاذ مساعد بقسم المناهج والتدريس- كلية التربية
• مناهج وطرق تدريس الرياضيات

أثر الإيقاع السريع للتغيير المدفوع بالتقدم في التقنيات الرقمية على جميع جوانب حياة الناس؛ مما ولد مشكلات تتطلب تعاونًا دوليًا؛ لذا اُقترحت  أطر مختلفة للتعلم في القرن الحادي والعشرين تركز على مهارات الإبداع، والتعاون، وحل المشكلات.

تسهم هذه الأطر المدفوعة بفكرة التكامل بين مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، في تطوير هذه المهارات وتطبيقها من خلال مناهج التعلم القائمة على الاستقصاء. وتتطلب هذه الأطر أيضًا خبرة مبتكرة كجزءٍ رئيسٍ من معالجتها، إضافةً إلى الفهم الحقيقي لآلية توظيف فكرة التكامل بين هذه التخصصات؛ لإكساب الطالب المهارات المطلوبة.

ويعد منحى STEM إحدى التوجهات الحديثة والأطر العملية التي تتبنى فكرة التكامل؛ حيث يهدف إلى "أن يمتلك الطالب معرفة كافية في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، ويحقق فهمًا لكيفية عمل العالم من خلال هذه التخصصات الأربعة، ويكون قادرًا على تطبيق هذا الفهم لتحسين الجوانب الاجتماعية والاقتصادية والبيئية". ورغم أن الأفكار حول كيفية تطبيق منحى STEM تختلف وفقًا للخبرات التطبيقية في العديد من السياقات التعليمية إلا أنها تتفق حول المسارات الآتية:

1. العمل في سياقات تنطوي على ظواهر أو مواقف معقدة من خلال المهام التي تتطلب من الطلبة استخدام المعرفة والمهارات من تخصصات متعددة.
2. العمل مع الوحدات أو الأنشطة التعليمية من خلال الخيارات الآتية:

أ. تطوير أهداف تعليمية متعددة متزامنة وضمن مجالات المعرفة المتنوعة في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.

ب. تغطية محتوى من بعض المجالات كدعم لتطوير أهداف التعلم التي ينطوي عليها المجال الرئيسي للعمل عليها.

ج. البدء من سياق محدد من مجال المعرفة لتحديد أهداف التعلم للمجالات الأُخر.

وفي سياق تطبيق فكرة التكامل التي يتبناها منحى STEM تتجلى بعض الأمثلة للخبرات التعليمية المقدمة في هذا الإطار في مجال تعليم الرياضيات وتعلمها؛ حيث يمكن استخدام تقنيات الواقع المعزز لإنشاء بيئات تفاعلية تحاكي تطبيقات الهندسة في العالم الحقيقي، مما يساعد الطلبة على فهم أفضل للمفاهيم الهندسية مثل: الأشكال ثلاثية الأبعاد، والتحويلات الهندسية. ويمكن استخدام الواقع الافتراضي أيضًا لتدريس مفاهيم الرياضيات المعقدة مثل: التفاضل والتكامل من خلال محاكاة حركية للرسوم البيانية ثلاثية الأبعاد، على سبيل المثال: يمكن للطلاب استخدام برمجيات النمذجة ثلاثية الأبعاد مثل Tinkercad لتصميم وتجميع أشكال هندسية معقدة، وفهم العلاقات الرياضية بين الأبعاد والمسافات، ويمكن للطلبة كذلك تنفيذ مشاريع تطبيقية تحاكي استخدام الرياضيات في الاقتصاد مثل: حساب الفوائد المركبة، تحليل السوق، وإدارة الميزانيات.

 ويمكنهم استخدام الرياضيات لتطوير نماذج اقتصادية وتحليل الأداء المالي، إضافةً إلى تعليمهم أساسيات البرمجة باستخدام لغات مثل Python أو MATLAB لتطوير ومحاكاة نماذج رياضية، ويمكنهم كذلك برمجة خوارزميات لحل مسائل حسابية معقدة أو إنشاء محاكاة لظواهر فيزيائية ورياضية، واستخدام الرياضيات لتحليل البيانات العلمية مثل:  استخدام الإحصاءات لحساب نتائج التجارب العلمية مثل: قياس معدلات التفاعل الكيميائي، أو دراسة الحركة الديناميكية للأجسام،  وغيرها من الأمثلة التطبيقية.

رغم أن  الاتفاق على القيمة المضافة لفكرة التكامل بين تخصصات STEM في المحتوى والمهارات وتطبيقها يواجه مجموعة من التحديات، فعلى سبيل المثال: المناهج المتكاملة لتدريس STEM توفر فرصًا معززة لتطوير المهارات المتكاملة في مجالات العلوم والتكنولوجيا والرياضيات والهندسة؛ لكنها تعتمد على وجود معلمين عندهم الخبرة في واحد -على الأقل- من هذه التخصصات. إضافةً إلى ذلك، الأساليب المتكاملة لتدريس STEM تتطلب قدرات إضافية مثل: التدريس الفاعل لتخصصين أو أكثر بطريقة متكاملة؛ لذا يعتمد تطبيق منهج STEM عالميًا ومحليًا حتى الآن على تجارب متنوعة تتفاوت وفقًا للسياقات المختلفة. ورغم وضوح الرؤية في هذه التجارب إلا أن  التفاصيل الدقيقة للتطبيق التكاملي ومخرجاته لا تزال قيد الدراسة والبحث.

وتسعى الجهود العالمية الحالية لتطوير فكرة التكامل بين العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات من خلال تقليل الفجوة بين الأطر النظرية وواقع التطبيق، وتهدف هذه الجهود أيضًا إلى اعتماد مجموعة من الرؤى المستقبلية مثل: إصلاح التعليم في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات؛ من خلال القضاء على الأمية في هذه المجالات، إضافة إلى  ذلك تتضمن هذه الجهود إعادة هيكلة تكامل العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات كمسار للمناهج المدرسية، مما يشمل توفير محتوى وممارسات متنوعة واستكشاف استراتيجيات تدريس جديدة لمنهج STEM.

وتتبنى هذه الجهود كذلك  توجهات طموحة ؛ لاقتراح نهج استراتيجي وطني لتعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات تشمل هذه التوجهات: استكشاف مناهج وطرق جديدة لتقديم مفاهيم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، وإعداد المعلمين قبل الخدمة أو تدريبهم في تعليم هذه التخصصات، وتوفير المصادر الداعمة لهم.