Ενότητα 1: Εισαγωγή στην εκπαίδευση STEAM

Εισαγωγή στην προσέγγιση STEAM
Τα κράτη επενδύουν στην καινοτομία για την προώθηση της βιώσιμης οικονομικής ανάπτυξης. Ενώ πολλές χώρες υποφέρουν από τις συνέπειες των παγκόσμιων οικονομικών δυσκολιών, όπως η αυξανόμενη ανεργία και η εκτίναξη του δημόσιου χρέους, ο ρόλος της εργατικής δύναμης μειώνεται στην οικονομία του 21ου αιώνα. Μόνο η ανάπτυξη με γνώμονα την καινοτομία έχει τη δυνατότητα να δημιουργήσει θέσεις εργασίας και κλάδους με προστιθέμενη αξία (Οργανισμός Οικονομικής Συνεργασίας και Ανάπτυξης [ΟΟΣΑ], 2010α). Επειδή η καινοτομία προέρχεται σε μεγάλο βαθμό από την πρόοδο των επιστημών, της τεχνολογίας, της μηχανικής και των μαθηματικών (STEM) (National Academy of Sciences, National Academy of Engineering, & Institute of Medicine, 2011), ένας αυξανόμενος αριθμός θέσεων εργασίας σε όλα τα επίπεδα απαιτεί γνώσεις STEM (Lacey & Wright, 2009). Τα έθνη χρειάζονται ένα καινοτόμο εργατικό δυναμικό STEM για να είναι ανταγωνιστικά στον 21ο αιώνα. Η καινοτομία περιλαμβάνει την ενσωμάτωση διαφόρων δεξιοτήτων STEM και υπερβαίνει τους επιμέρους κλάδους που αποτελούν το STEM. Η καινοτομία είναι μια ιδιαίτερα διαδραστική και διεπιστημονική διαδικασία/προϊόν που σπάνια εμφανίζεται μεμονωμένα και είναι στενά συνδεδεμένη με τη ζωή (OECD, 2010a). Σήμερα, υπάρχει συμφωνία μεταξύ των ενδιαφερομένων μερών σχετικά με τη σημασία της εκπαίδευσης STEM για την οικονομική καινοτομία (Kuenzi, 2008- OECD, 2010b). Η εκπαίδευση STEM στα πλαίσια της προσχολικής και δημοτικής εκπαίδευσης προάγει διεπιστημονικές γνώσεις και δεξιότητες που σχετίζονται με τη ζωή και προετοιμάζουν τους μαθητές για μια οικονομία της γνώσης (National Research Council, 2011). Ο πρωταρχικός στόχος της εκπαίδευσης STEM είναι να καλλιεργήσει στη σημερινή γενιά μια έφεση στην καινοτομία. Η εκπαίδευση STEM περιλαμβάνει τις γνώσεις, τις δεξιότητες και τις πεποιθήσεις που κατασκευάζονται συνεργατικά στη διασταύρωση περισσότερων του ενός θεματικών πεδίων STEM. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να παρουσιάσει την εκπαίδευση STEΜ μέσω μιας κριτικής διερεύνησης των παγκόσμιων και τοπικών εκπαιδευτικών πολιτικών, προηγούμενων ερευνών σχετικά με την διαθεματικότητα στην υλοποίηση των προγραμμάτων σπουδών, καθώς και των εκπαιδευτικών μεταρρυθμίσεων. Η διαθεματικότητα του προγράμματος σπουδών παρέχει το θεωρητικό πλαίσιο για την υλοποίηση της εκπαίδευση STEM. Οι θεωρίες της ολοκληρωμένης μάθησης και της διαθεματικότητας στο πρόγραμμα σπουδών αντανακλούν την προοδευτική παράδοση του Dewey, σύμφωνα με την οποία η ύλη συνδέεται με την πραγματική ζωή και αποκτά μεγαλύτερο νόημα για τους μαθητές μέσω της διαθεματικής προσέγγισης της γνώσης (Beane, 1997). Η κομψή δήλωση του John Dewey, “συσχετίστε το σχολείο με τη ζωή, και όλες οι σπουδές συσχετίζονται αναγκαστικά” (Dewey, 1910, σ. 32) αποτελεί έμπνευση για τους εκπαιδευτικούς που διαισθητικά πιστεύουν ότι η διαθεματικότητα παράγει μεγαλύτερα μαθησιακά αποτελέσματα στα σχολικά μαθήματα, παρά την έλλειψη εμπειρικής έρευνας (Czerniak, Weber, Sandman, & Ahern, 1999- Frykholm & Glasson, 2005- McBride & Silverman, 1991). Ένα σημαντικό εμπόδιο για τη διεξαγωγή εμπειρικής έρευνας σχετικά με τη διαθεματικότητα είναι οι διαφορετικοί ορισμοί της διαθεματικότητας που αποδίδουν οι μελετητές (Berlin & White, 1994, 1995). Στο πλαίσιο αυτό, ορισμένοι προτείνουν μοντέλα διαθεματικής προσέγγισης του προγράμματος σπουδών που είναι πολύ γενικά και στερούνται αυστηρότητας στις ειδικές γνώσεις του κάθε γνωστικού αντικειμένου, ενώ άλλα προτείνουν ριζικές αλλαγές στο σχολικό πρόγραμμα σπουδών μέσω διεπιστημονικών προσεγγίσεων (Hartzler, 2000). “Η ακαμψία και η ανθεκτικότητα της δομής του σχολικού προγράμματος σπουδών δεν πρέπει να υποτιμάται όταν προτείνεται μεταρρύθμιση” (Williams, 2011, σ. 27). Ομοίως, πολλοί ερευνητές αγνοούν τη δύναμη των διδακτικών πρακτικών, του status quo και την έλλειψη ετοιμότητας των εκπαιδευτικών να υιοθετήσουν ολοκληρωμένες προσεγγίσεις στη διδασκαλία τους (Schleigh, Bossé, & Lee, 2011). Ωστόσο, η διαθεματικότητα βοηθά τους εκπαιδευτικούς να κατανοήσουν τους τέσσερις κλάδους STEM ως μια ενιαία οντότητα με ισχυρή σύνδεση με τη ζωή. Η εκπαίδευση STEM βασίζεται στις θεωρίες διαθεατικής προσέγγισης σε δύο διαστάσεις. Μια διάσταση είναι ότι η εκπαίδευση STEM επιτρέπει στους εκπαιδευτικούς να προσεγγίσουν συσχετιζόμενα μαθήματα μέσω ενιαίων θεματων χωρίς να καταργούν τα μοναδικά χαρακτηριστικά, το βάθος και την επιστημονικότητα του κάθε γνωστικού αντικείμενου (National Research Council, 2011). Ωστόσο, υπάρχει χάσμα μεταξύ του τρόπου διδασκαλίας των θεμάτων STEM στα σχολεία και των γνώσεων, δεξιοτήτων και πεποιθήσεων που απαιτούνται για την εκπαίδευση STEM (Cuadra & Moreno, 2005). Η μείωση του χάσματος μεταξύ των σημερινών διδακτικών πρακτικών και των πραγματικών δεξιοτήτων που απαιτούνται για την εκπαίδευση STEM εξαρτάται από την τεχνογνωσία των εκπαιδευτικών για την επιτυχή μετάβαση από το τμηματικό μοντέλο διδασκαλίας σε ένα διαθεματικό μοντέλο διδασκαλίας (Furner & Kumar, 2007). Σε αυτό το μοντέλο, οι εκπαιδευτικοί δεν είναι μόνο οι ειδικοί ενός μόνο γνωστικού αντικειμένου, αλλά έχουν και την πρόσθετη ευθύνη να καθοδηγούν τους μαθητές τους σε τουλάχιστον άλλο ένα γνωστικό αντικείμενο STEM (Sanders, 2009), γεγονός που καθιστά αναγκαία την επένδυση στην επαγγελματική ανάπτυξη των εν ενεργεία εκπαιδευτικών, καθώς και την αναδιοργάνωση των προγραμμάτων εκπαίδευσης εκπαιδευτικών στα πανεπιστήμια (Kline, 2005). Η δεύτερη διάσταση αφορά στο πρόγραμμα σπουδών STEM που καθοδηγεί τους εκπαιδευτικούς. Ένα ιδιαίτερα δομημένο πρόγραμμα σπουδών με άκαμπτα όρια μεταξύ των γνωστικών αντικειμένων STEM είναι πιθανό να αποδυναμώσει την αποτελεσματικότητα των εκπαιδευτικών (Pinar, Reynolds, Slattery, & Taubman, 2000), ενώ ένα ευέλικτο πρόγραμμα σπουδών επιτρέπει στους εκπαιδευτικούς να διδάσκουν τα θέματα STEM στο φυσικό τους πλαίσιο (Jardine, 2006). Η εκπαίδευση STEM απαιτεί από τους εκπαιδευτικούς να είναι ικανοί να ανταλλάζουν γνώσεις, δεξιότητες και απόψεις με τους εκπαιδευτικούς άλλων γνωστικών αντικειμένων STEM.

Μοντέλο εκπαίδευσης STEM:
Το μοντέλο στο Σχήμα 1 περιγράφει την εκπαίδευση STEM. Το μοντέλο συνδέει την (ολοκληρωμένη) εκπαίδευση STEM με την ολοκληρωμένη διδασκαλία σε επίπεδο προσχολικής και σχολικής εκπαίδευσης. Ενώ τα οβάλ σχήματα υποδηλώνουν τη διατήρηση των μοναδικών χαρακτηριστικών σε κάθε κλάδο STEM, όπως εις βάθος γνώσεις, δεξιότητες και πεποιθήσεις, τα βέλη αντιπροσωπεύουν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ δασκάλου και μαθητή. Οι αλληλεπιδράσεις αυτές υπάρχουν επειδή συχνά αποτελούν αναπόσπαστο μέρος των επιστημονικών κλάδων STEM. Ωστόσο, το μοντέλο υποθέτει επίσης ότι χρειάζεται ένας καλά εκπαιδευμένος δάσκαλος με ισχυρή διδακτική γνώση για να καλλιεργήσει τέτοιες αλληλεπιδράσεις στην τάξη. Η έννοια της ολοκληρωμένης διδακτικής γνώσης προκύπτει από τη σύνδεση της εξειδικευμένης γνώσης περιεχομένου και της παιδαγωγικής γνώσης περιεχομένου των STEM, η οποία αναπτύσσεται κυρίως μέσω της συμμετοχής σε επαγγελματικές κοινότητες μάθησης (Corlu, 2014).
Η πρόταση ότι τα μαθηματικά είναι αφηρημένα αλλά η επιστήμη είναι συγκεκριμένη δεν υποστηρίζεται στην πράξη. Σε αντίθεση με μια άποψη, η οποία υποστηρίζει ότι τα μαθηματικά και οι φυσικές επιστήμες είναι επιστημολογικά πολύ διαφορετικά για να ενσωματωθούν (Williams, 2011), το παρόν πρόγραμμα συμμετίζεται την άποψη ότι και τα δύο μαθήματα σχετίζονται με τη ζωή και εξαρτώνται το ένα από το άλλο για την οικοδόμηση νέας γνώσης (Akman, 2002- Başkan, Alev, & Karal, 2010- Levin, 1992- Ogilve & Monagan, 2007- Pratt, 1985). Από την άποψη αυτή, η μεταμοντέρνα προοπτική υποστηρίζει ότι τα μαθηματικά και η επιστήμη είναι αλληλένδετα μεταξύ τους, και οδηγούν σε μια πλουραλιστική κατανόηση εφαρμογών και λειτουργιών όπως αναπτύσονται μέσα στον ανθρώπινο πολιτισμό (βλ. Skovsmose, 2010). Αυτή η μεταμοντέρνα άποψη βοηθά τους εκπαιδευτικούς να κατανοήσουν την εκπαίδευση STEM ως μια ολοκληρωμένη οντότητα. Ως εκ τούτου, η εκπαίδευση STEM ακυρώνει τη σαφή διάκριση των μαθηματικών και των θετικών επιστημών. Η εκπαίδευση STEM στην προσχολική και τη σχολική εκπαίδευση υλοποιείται ως διαθεματική διδασκαλία και μάθηση που συνδυάζει μαθηματικό και επιστημονικό περιεχομένο και διαδικασίες, όπως η επίλυση προβλήματος και μελέτη αιτίας-αποτελέσματος (Basista & Mathews, 2002- Frykholm & Meyer, 2002- Pang & Good, 2000). Οι μαθητές στην προσχολική και σχολική εκπαίδευση μαθαίνουν και χρησιμοποιούν τα μαθηματικά εκτενώς και συστηματικά στα πλαίσια του προγράμματος μαθηματικών και φυσικών επιστημών (Jones, 1994). Για παράδειγμα, ενώ οι καθηγητές φυσικών επιστημών χρησιμοποιούν τα μαθηματικά ως εργαλείο ή ως μέσο καταγραφών (Roth, 1993- Roth & Bowen, 1994), οι καθηγητές μαθηματικών χρησιμοποιούν τις φυσικές επιστήμες ως εφαρμογή των μαθηματικών (Davison, Miller, & Metheny, 1995). Τα μαθηματικά που χρησιμοποιούνται στις φυσικές επιστήμες ή η εκπαίδευση στις φυσικές επιστήμες που περιέχει συστηματική εκμάθηση μαθηματικών παρέχουν στους εκπαιδευτικούς την κατανόηση της εκπαίδευσης STEM ως μία διαθεματική προσέγγιση που δεν καταργεί τις ειδικές για το αντικείμενο γνώσεις, δεξιότητες και στάσεις (δηλ. τις ειδικές γνώσεις Μαθητικών, Τεχνολογίας, Μηχανικής, κ.λπ.) (Corlu, M. S. 2014).