في ظل الانفجار المعرفي والثورة المعلوماتية أصبح لزاما الاستفادة من الاتجاهات والتقنيات الحديثة لإعداد طلاب قادرين على اتخاذ القرار وحل المشكلات، فقد أصبحت مهمة تعليم العلوم وتنمية المهارات العلمية المختلفة وتوظيفها وربط المعارف الجديدة بما سبقها من الأهمية بمكان حتى تتحقق أهداف التربية العلمية في عصر المعلومات وبذلك يصبح الطالب قادرا على المشاركة الفاعلة وعلى مواجهة التحديات.

ويعد منحى ستيم STEAM  من المداخل الحديثة والتي من خلالها يتم تطبيق المعرفة العلمية للوصول إلى نتائج تعليمية حقيقية، فهو ينمي تفكير الطالب ويصقل شخصيته وهو المنحى المطور STEM والذي يتفق معه في العديد من الخصائص والمميزات.

يعتبر منحى ستيم STEAM منحى تكامليا للعلوم والتكنولوجيا والتصميم الهندسي والفنون والرياضيات بهدف إعداد جيل متنور يواجه التحديات في زمن تتضاعف فيه المعرفة والتطور السريع في شتى مجالات العلوم الإنسانية والطبيعية .

وقد اشتمل هذا الكتيب عرضنا لمشاريع وتطبيقات على منحى ستيم STEAM التكاملي في مناهج العلوم، وكما أوصينا نحن فريق العمل المنتج كلا من المعلم والمتعلم بالحرص على توظيف تلك النماذج لما لها أثر في تقديم تعليم ذي جودة ومعنى وربط التعلم بالحياة.

خطوات ستيم STEAM الإجرائية المتبعة في تطبيقات مجال العلوم الحياتية:

1. تحضير التحدي والمفاهيم العلمية المصاحبة.
2. طرح التحدي للمعلمين.
3. تحديد المستلزمات بتوافق مع المتعلمين.
4. عصف ذهني حول التصاميم المقترحة.
5. اختيار الحل الأنسب من وجه نظر المتعلمين.
6. بناء النموذج من قبل المتعلمين.
7. اختبار النموذج (ميسر + جميع المتعلمين).
8. إعادة التصميم (إن اقتدت الحاجة).
9. طرح مهمات جديدة يقوم بها المشروع.

تقنيات ستيم STEAM التربوية المستخدمة في مجال العلوم:

• طرح الأسئلة والتساؤل الفعال.
• الاستقصاء والربط المنطقي.
• التفكير التحليلي والنقدي.
• مهارات التواصل الفعال والعمل الجماعي.
• حل المشكلة.
• إدارة المشروعات التطبيقية الابتكار.

تطبيقات ستيم STEAM في مجال العلوم الحياتية:

المجاهر الإلكترونية:

• الصف: الخامس.
• الهدف: يهدف إلى رؤية الأجسام الصغيرة بدقة ورؤية الأجسام بشكل ثلاثي الأبعاد.
• النموذج: الهولوغرام.
• الفائدة: يفيد في توفير مجسم واقعي ثلاثي الأبعاد لموضوع التعلم ويراه المتعلم من دون نظارة أو وسيط، ومن خلاله يتمتع الطلاب بميزة رؤية الشيء في ثلاثة أبعاد، وأيضاً يستفاد منها في مجال الصحة حيث يمكن للمحاضرين إجراء محاكاة حية لطلابهم لتعلم إجراء الجراحة.

قوة الاحتكاك:

• الصف: السابع.
• الهدف: يهدف إلى تقليل قوة الاحتكاك وتحريك الأشياء بسهولة.
• النموذج: أقدام لتقليل الاحتكاك.
• الفائدة: تُفيد الأقدام بتحريك الأثاث المنزلي بسهولة وبدون إصدار أصوات مزعجة، وتُسهل نقل الأجهزة الكهربائية ذات الوزن الثقيل، ويمكن أيضاً تركيب عجلات متعددة الاتجاهات.

الجهاز التنفسي:

• الصف: الرابع.
• الهدف: إدخال أكبر كمية من الهواء إلى جسم الإنسان لإتمام العمليات الحيوية ومساعدة عضلة القلب في ضخ الدم في جميع أجزاء الجسم.
• النموذج: آلية التنفس.
• الفائدة: يفيد أصحاب المنازل في المناطق المرتفعة والأشخاص الذين يعانون من الأمراض التنفسية مثل:(الربو، ضيق التنفس).

الخاصية الشعرية:

• الصف: السابع.
• الهدف: يهدف إلى التحكم بانتقال السوائل من الأسفل إلى الأعلى بالاعتماد على خاصيتي التماسك والالتصاق.
• النموذج: الماء المتنقل.
• الفائدة: يستفاد منه في تنظيف الأشياء باستخدام الصابون والمنظفات الصناعية، وقتل يرقات البعوض باستخدام الكيروسين أو الزيت، وأيضاً يفيد في عملية ترشيح الدم في الكلى، ونمو النباتات.

أنواع الطاقة:

• الصف: الخامس.
• الهدف: تهدف إلى توليد شحنات كهربائية وطاقة شمسية ومختزنة لاستخدامها أطول فترة زمنية ممكنة بصورة متجددة.
• النموذج: طاقة البطاطا / الألواح الشمسية.
• الفائدة: تفيد في إضاءة المباني والشوارع وتحريك السيارات دون استخدام البنزين وتشغيل السيارات الرقمية، وشحن الجوال.

قانون نيوتن الثالث:

• الصف: السادس.
• الهدف: يهدف إلى معرفة كيفية حدوث بعض الظواهر باستخدام القانون الثالث والذي يشير إلى (لكل فعل رد فعل مساو له في المقدار ومعاكس له في الاتجاه).
• النموذج: تحريك السيارة باستخدام البالون.
• الفائدة: يفيد في التعرف على آلية عمل الصاروخ والاستفادة منها في حساب طاقة الوضع وطاقة الحركة والإزاحة.

 دور المعلم في تنفيذ الدروس وفق برنامج ستيم STEAM

1. تهيئة الظروف لتعلم نشط وفعال بتوجيه الطلبة وإرشادهم.
2. فهم خصائص المتعلمين ومراعاة الفروق بينهم.
3. تصميم المناهج وفقاً لاستعدادات الطلبة لفلسفة برنامج STEAM.
4. تشجيع المتعلمين على الانخراط في عملية تعلم هادفة.
5. مشاركة المتعلمين في جلسات العصف الذهني والتفكير.
6. يسهم في بناء الأنشطة لضمان جودة التطبيق STEAM.
7. التطوير المهني الدائم في نطاق تخصصات نظام STEAM.