بقلم: جون فولك وروبرت جريسمر

نُشر المقال الأصلي باللغة الإنجليزية تحت عنوان Future Trajectories for STEM  Education at Virginia Air and  Space Center في عدد يناير-فبراير 2019 من مجلة «دايمنشنز» Dimensions التي تصدرها جمعية مراكز العلوم والتكنولوجيا ASTC. قامت رابطة المراكز العلمية بشمال أفريقيا والشرق الأوسط NAMES بترجمة المقال ونشره باللغة العربية بتصريح من جمعية مراكز العلوم والتكنولوجيا ومن المؤلف/المؤلفين، وتتحمل NAMES مسئولية هذه الترجمة.

لا يجوز إعادة إنتاج هذا المحتوى، سواء بالإنجليزية أو العربية، بأي شكل من الأشكال، دون إذن كتابي صريح من جمعية مراكز العلوم والتكنولوجيا ASTC.

ما هو بالضبط الدور المستقبلي لمراكز التعلم الحر ذات الصلة بالعلوم والتكنولوجيا في تعزيز مشاركة الطلاب، والتفكير النقدي، والتعلم مدى الحياة، وتطوير القوى العاملة؟ هل تقع على عاتقنا مسؤولية معالجة القضايا طويلة الأجل المتعلقة بالميزة التنافسية للولايات المتحدة بحيث لا يتخلف أي طفل عن الركب؟ أليس صحيحًا أن كل بلد يحتاج إلى جمهور مثقف علميًّا ولا يمكن لأي بلد أن يخلف أي شخص وراء الركب؟

 يتمكن الطلاب من تجربة النيتروجين السائل في برنامج STEM 360 التابع لمركز فيرجينيا للطيران والفضاء VASC المسمى «تجميد الفضاء».
تصوير مركز فيرجينيا للطيران والفضاء

 يكتشف طالب الكهرباء الساكنة باستخدام مولد فان دي جراف في أثناء برنامج STEM 360 التابع لمركز فيرجينيا للطيران والفضاء المسمى «الكهرباء».
تصوير مركز فيرجينيا للطيران والفضاء

طرح مركز فيرجينيا للطيران والفضاء في هامبتون (واحدة من المدن السبع التي تشكل منطقة هامبتون رودز الحضرية) هذه الأسئلة عندما خلص إلى أن أهميته الأساسية تحتاج إلى المعالجة إذا كان سيواجه الضرورة الاستراتيجية لاستدامة طويلة الأمد.

على غرار بعض المناطق الأخرى في الولايات المتحدة، يوجد في منطقة هامبتون رودز عديد من المؤسسات التعليمية الحرة، التي استثمر فيها مئات الملايين من الدولارات، والتي استخدمت أصولها بشكل خارجي فقط من قبل المؤسسات التعليمية الرسمية. فالاستخدامات الأكثر شيوعًا هي الرحلات الميدانية المدرسية لمرة واحدة في الربيع أو البرنامج المدرسي العرضي. ولهذه التجارب فوائد إيجابية للطلاب، ولكن قليلون يعتقدون أنها تغير بشكل كبير مسارات تعلم الطلاب في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.

شعر مركز فيرجينيا للطيران والفضاء بقيادة المدير والرئيس التنفيذي بوب جريسمير، أنه يمكن أن يعمل بشكل أفضل. وبالتعاون مع مدير معهد الابتكار التعليمي جون فالك، التقى مركز فيرجينيا للطيران والفضاء مع المشرفين في كل منطقة تعليمية مجاورة واقترح طريقة جديدة تمامًا للتعامل مع التحدي المتمثل في تعزيز تعلم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في منطقة هامبتون رودز. في سبتمبر 2016، تشكلت شراكة ممارسة البحث STEM 360، وعلى مدار العامين المقبلين، تابعت 1800 طالب في الصف الرابع حتى الانتهاء من الصف الخامس. صمم برنامج STEM 360 لتطبيق سنوات من نتائج البحث وتقييمها بشكل شامل، أظهرت أن تعلم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات لا يُشتق من مصدر واحد (على سبيل المثال، المدارس أو زيارات المراكز العلمية)، بل من مصادر متعددة (المدرسة، وتجارب حرة الاختيار خارج المدرسة، ودعم الوالدين، ودعم التوجيه من البالغين الرئيسيين الآخرين). فصمم برنامج STEM 360 كنهج نظام بيئي متعدد الوسائط لتعزيز تعلم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.

الاستراتيجيات الأربعة

استكشف برنامج STEM 360 كيف أثرت المشاركة في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في الوعي الوظيفي للأطفال بها، وإنجازاتهم الأكاديمية ومشاركتهم فيها، ومواقفهم منها. فاستخدمت أربع استراتيجيات لإثراء النظام البيئي الحالي لتعلم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات: (1) «الأنشطة التعليمية الخارجية» داخل المدرسة؛ (2) و«التجارب الميدانية»: رحلات إلى مركز فيرجينيا للطيران والفضاء وغيره من مؤسسات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات غير الرسمية المحلية؛ (3) و«المشاركة الأسرية» من خلال سفراء العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات؛ (4) و«مشاركة مدربي العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات ودعمهم». اختبرت هذه الاستراتيجيات الأربع على ثلاثة مستويات من المشاركة على مدى عامين: المستوى 1، أعلى كثافة؛ المستوى 2، مستوى متوسط ​​من المشاركة؛ والمستوى 3، المجموعة الضابطة، وهو المستوى الأقل تعرضًا.

 1. «الأنشطة التعليمية الخارجية داخل المدرسة» عبارة عن برامج مدتها ساعة واحدة يديرها معلمو مركز فيرجينيا للطيران والفضاء الذين حددوا كمدربين في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. فعلى سبيل المثال، قدم أحد البرامج تفاصيل رائعة حول بيئات الأرض والبيئات القاسية نسبيًّا على القمر وقيود التصميم الضرورية اللازمة لإبقاء البشر على قيد الحياة في مثل هذه الظروف. ثم طُلب من الطلاب بناء مستعمرات قمرية نموذجية باستخدام ما تعلموه.

2. وفرت «التجارب الميدانية» فرصًا إضافية لإشراك الطلاب في مزيد من فرص التعلم الغامرة في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. اختبر المشاركون معرض «الرياضيات الحية MathAlive!» في مركز فيرجينيا للطيران والفضاء، وغاصوا في الهواء الطلق بالداخل في «أنا أطير iFLY»، وزاروا حديقة نورفولك النباتية وحديقة حيوان فيرجينيا؛ حيث شاركوا في أنشطة تعليمية عملية قائمة على الفرق، وأفلام البنية الضخمة آي-ماكس التعليمية؛ والخبرات التعليمية الموجهة. شمل شركاء التوعية المهنية الملحق التعاوني لفرجينيا للتكنولوجيا، الذي يجري أبحاثًا زراعية في الزراعة المائية والأكوابونيك (تعاون بين النبات والأسماك)، وكذلك معهد الساحل الشرقي للفنون التطبيقية ECPI، الذي قدم الخبرات المتعلقة بمهن العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في العلوم الصحية والتكنولوجية.

3. تضمنت «المشاركة الأسرية» سفراء العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات؛ حيث مُنح الطلاب وشخص بالغ دخولًا مجانيًّا غير محدود إلى مركز فيرجينيا للطيران والفضاء. ونظمت برامج «سبت العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات STEM Saturday» الشهرية في مركز فيرجينيا للطيران والفضاء حول موضوع ما وتضمنت أنشطة العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات المختلفة مثل المتحدثين الضيوف. كانت أكثر هذه الفعاليات شهرة هي الزيارة والعرض التقديمي من رائدي الفضاء فريد هايس ووالت كننغهام، اللذين شاركا قصصًا ملهمة وتفاعلا مع الزوار.

4. وفرت «مشاركة مدربي العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات ودعمهم» المشاركة والدعم لجميع المدارس المشاركة. عمل معلمو مركز فيرجينيا للطيران والفضاء هؤلاء كموجهين للطلاب، وأجروا معظم برامج التعليم داخل المدرسة، وحضروا تجارب ميدانية مع الطلاب، واستقبلوا الطلاب والأسر في فعاليات «سبت العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات STEM Saturday»، وتواصلوا مع معلمي الفصول الدراسية وأولياء الأمور حول فرص العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات في المجتمع، التي قد تكون موضع اهتمام الطلاب.

النتائج

بعد عامين من جمع رزم من البيانات، وجدت نتائج برنامج STEM 360 أنه بالنسبة إلى المستوى 3 الضابط أظهر طلاب المستوى 1 وحتى بعض طلاب المستوى 2 زيادات كبيرة في:

1. التوعية بوظائف العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات؛

2. تحصيل العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات كما قيس من خلال درجات الاختبار المعيارية لفيرجينيا؛

3. المشاركة مع العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات؛

4. السلوك تجاه العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.

 الشكل رقم 1: تغيير ما قبل البرنامج وما بعده في التطلعات المهنية في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات

 يشارك طالب في تجربة ميدانية ضمن برنامج STEM 360 في iFly في فيرجينيا بيتش، فيرجينيا.
تصوير مركز فيرجينيا للطيران والفضاء

على سبيل المثال، في ختام برنامج STEM 360، كان طلاب المستوى الأول أكثر اهتمامًا بملاحقة مهنة في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات أكثر من طلاب المستوى 3. بالإضافة إلى ذلك، في حين زاد اهتمام جميع الطلاب بممارسة مهنة باستخدام مهارات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات من بداية البرنامج حتى نهاية البرنامج، كانت هذه الزيادة كبيرة فقط لطلاب المستوى الأول،والذي كان كما ذكر سابقًا أعلى مستوى مشاركة في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات.

المستقبل

إذًا، ماذا يعني كل هذا بالنسبة لمستقبل المراكز العلمية؟ بعد عامين من التعرض للخبرات الميدانية، وجهود التوعية، وتدريب وتوجيه العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، وأيام سبت العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، والأنشطة المهنية في مجال العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، أكدت نتائج المشروع أن نهج النظام البيئي متعدد الوسائط الجديد قد عزز بنجاح الاهتمام بالعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات، وتعلمها، ومشاركة الأطفال الحاضرين فيها.

تمكن فريق STEM 360 من تحديد طرق جديدة وأفضل من أي وقت مضى لدعم احتياجات الطلاب، وبناء أوجه التآزر، والتنسيق عبر الدعم الرباعي لتعلم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات – تجارب الفصل الدراسي، وخبرات الإعدادات غير الرسمية، والموجهين البالغين، ومشاركة الأسرة – وتطوير خبرات الطلاب في العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات التي تكمل تعليم الطلاب القياسي في الفصول الدراسية  وتعززه وتوسعه.

بنفس القدر من الأهمية، بدأ مجلس إدارة مركز فيرجينيا للطيران والفضاء وداعموه رؤيته في ضوء جديد. فبدلاً من مجرد اعتباره نقطة جذب لطيفة ومكانًا لاصطحاب الأطفال في رحلات ميدانية أو عطلة نهاية الأسبوع، يُنظر إلى مركز فيرجينيا للطيران والفضاء بشكل متزايد على أنه رائد إقليمي وعلى مستوى الولاية في مجال تعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات – منظمة تساعد على معالجة المشكلات الحرجة في المنطقة وحلها.

وقد أردنا مشاركة قصتنا مع مراكز علمية أخرى لأن هذا الاتجاه الناجح لمستقبل مركز فيرجينيا للطيران والفضاء قد يكون مفيدًا للآخرين أيضًا. مع ذلك، نعتقد أن فرص القيادة الجديدة لمراكز العلوم قد تكمن في تجميع المكونات التي نُظر فيها في هذا البحث. فنحن نحقق علاقة أكثر عمقًا مع الإدارات المدرسية والمؤسسات الشقيقة لنا بفضل الشراكة التي تطورت والنتائج التي تحققت. في التحليل النهائي، ستحدد جميع نجاحاتنا من خلال كيفية إدارتنا وتحسين الموارد في مجتمعاتنا.

مولت برنامج STEM 360 الهيئة التشريعية لكومنولث فرجينيا؛ والآن، مع عامين إضافيين من التمويل، بدأ مركز فيرجينيا للطيران والفضاء ومعهد التعلم الابتكاري جولة ثانية من البرمجة والتقييم لتحديد ما إذا كان يمكن تكرار النتائج أم لا، والتحقق من صحتها مع مجموعة جديدة من الطلاب. لمزيد من التفاصيل، قم بزيارة www.VASC.org/STEM360. سيكون التقرير النهائي متاحًا على هذا الموقع بعد 1 مارس.

طالب يفرغ مولد فان دي جراف في أثناء برنامج STEM 360 في مركز فيرجينيا للطيران والفضاء.
تصوير مركز فيرجينيا للطيران والفضاء

جون فالك (john.falk@freechoicelearning.org) مدير معهد ابتكار التعلم وأستاذ سي جرانت الفخري للتعلم الحر في جامعة ولاية أوريغون؛ وهو خبير رائد في مجال التعلم الحر. روبرت جريسمر (RGriesmer@vasc.org) هو المدير التنفيذي والرئيس التنفيذي لمركز فيرجينيا للطيران والفضاء. ويتمتع بخبرة تزيد عن ثلاثين عامًا في الأدوار القيادية في مؤسسات التعلم الحر؛ حيث عمل سابقًا رئيس ومدير تنفيذي لمتحف الأطفال في ويست هارتفورد، كونيتيكت، ورئيس العمليات في حديقة الحياة البحرية في نورفولك بكونيتيكت.