DOI: https://doi.org/10.29333/ejosdr/18338
تاريخ النشر: 2026-04-10
المؤلف: Sabine Wiegand وآخرون
الموضوع الرئيسي: تعليم الرياضيات وطرائق التدريس
نظرة عامة
تستكشف هذه الدراسة دمج التعليم من أجل التنمية المستدامة (ESD) ضمن تعليم الرياضيات، مع التأكيد على دور النمذجة الرياضية كأداة لمعالجة تحديات الاستدامة. مستندة إلى مبادئ الأمم المتحدة في ESD، تحدد الأبحاث فجوات كبيرة في الأدبيات الحالية بشأن كيفية تصميم معلمي الرياضيات قبل الخدمة (PSMTs) لمهام النمذجة المتعلقة بـ ESD. شملت الدراسة 35 من PSMTs، مع مجموعة فرعية تلقت تعليمات واضحة حول معايير التصميم لهذه المهام. من خلال تحليل المحتوى النوعي، تكشف النتائج عن نهجين متميزين لتطوير المهام وتصنف المهام إلى ثلاثة أنواع، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من البحث والتطبيقات العملية في البيئات التعليمية.
تهدف الندوات المستمرة حول نمذجة ESD إلى تنمية PSMTs كـ “وكلاء تغيير” لأهداف التنمية المستدامة (SDGs). تؤكد الدراسة على الدور الحاسم للمعلمين في دمج ESD بشكل فعال في مناهج الرياضيات. تشير ردود الفعل من المشاركين إلى زيادة الوعي بالتقاطع بين ESD والرياضيات، مما يبرز أهمية إعداد الطلاب لاتخاذ قرارات مسؤولة في مواجهة التحديات العالمية. يدعو المؤلفون إلى استمرار البحث لتوفير ممارسات قائمة على الأدلة وأمثلة لتنفيذ ESD في تعليم الرياضيات.
مقدمة
تؤكد مقدمة ورقة البحث على الحاجة الملحة للتحول نحو الاستدامة، مع تسليط الضوء على دور تعليم الرياضيات في هذا المسعى. تشير إلى دراسات سابقة استكشفت الاستدامة ضمن تعليم الرياضيات، مشيرة إلى المساهمات الكبيرة لمختلف الباحثين والنقاشات المستمرة في سياق دراسة ICMI 27 حول تعليم الرياضيات الاجتماعي-البيئي. يستشهد المؤلفون بمراجعة منهجية قامت بتحليل 68 دراسة حول التعليم من أجل التنمية المستدامة (ESD) في الرياضيات، كاشفة عن الإمكانات التحويلية لدمج الاستدامة في مناهج الرياضيات، خاصة من خلال النمذجة الرياضية (MM).
تهدف الدراسة إلى معالجة الفجوات البحثية الحالية بشأن دمج ESD وMM في تعليم المعلمين، مع التركيز بشكل خاص على تطوير مهام النمذجة المتعلقة بـ ESD من قبل معلمي الرياضيات قبل الخدمة (PSMTs). يحدد المؤلفون نهجهم، الذي يتضمن تحقيقًا لمدة عامين حول ندوات ESD-MM مصممة لتزويد PSMTs بالمعرفة والمهارات اللازمة لمواجهة قضايا الاستدامة من خلال الرياضيات. يوضحون التحليل النوعي لـ 35 مهمة ESD-MM تم تطويرها بواسطة PSMTs، مع التركيز بشكل خاص على فهم كيفية اقتراب هؤلاء المعلمين من عملية تطوير المهام. تسعى السؤال البحثي المركزي (RQ1) إلى استكشاف المنهجيات التي استخدمها PSMTs في إنشاء هذه المهام، مما يمهد الطريق لتحقيق أعمق في فعالية تدريب معايير التصميم المقدم لمجموعة فرعية من المشاركين.
الطرق
تضمنت المنهجية المستخدمة في هذه الدراسة تصميم بحث نوعي لتحليل تطوير وتمييز المهام. وفقًا لإرشادات كريسويل (2008)، استخدم الباحثون تحليل المحتوى النوعي القائم على تشكيل الأنواع كما هو موضح بواسطة كوكارتز (2016). سمح هذا النهج بإجراء فحص منهجي للمهام، مما يسهل فهمًا أعمق لخصائصها وتنوعها. يتم تفصيل الخطوات المحددة لهذه الطريقة التحليلية في الجدول 3 من الورقة، مما يبرز العملية المنظمة التي تم اتخاذها في الدراسة.
النتائج
توضح قسم النتائج النتائج المتعلقة بأسئلة البحث (RQs) بشأن الأثر البيئي للسجائر الإلكترونية القابلة للتصرف، مع التركيز بشكل خاص على نفايات الليثيوم، وتوليد النفايات، واستهلاك المياه في ألمانيا. استخدمت الدراسة مقطع فيديو وثائقي قصير ونشرة معلومات حول هدر الليثيوم لتسهيل فهم المتعلمين للروابط المعقدة بين التخصصات المعنية في هذه القضية. تم تصميم المهمة لتلبية مستوى المتطلبات III، مع التأكيد على استخدام طرق رياضية تركز على السياق لتحقيق أهداف التعليم من أجل التنمية المستدامة (ESD).
بالإضافة إلى ذلك، تستكشف الأبحاث الأسباب وراء عدم اتخاذ البرلمان الأوروبي إجراءات بشأن حظر السجائر الإلكترونية القابلة للتصرف، مما يشجع المتعلمين على الانخراط في التفكير الرياضي المدعوم بالبيانات. تعزز صياغة المهمة منظورًا عالميًا ومحليًا، مما يحث الطلاب على النظر في الأبعاد الاجتماعية والبيئية والاقتصادية للاستدامة، بالإضافة إلى قضايا العدالة بين الأجيال. تم استلهام تطوير المهمة من التحديات الحقيقية التي يواجهها الطلاب، مما يضمن الصلة ويعزز حوارًا يتطلب عمليات نمذجة تكرارية وتفكير نقدي، وبالتالي تعزيز التجربة التعليمية.
المناقشة
في هذا القسم، يناقش المؤلفون دمج التعليم من أجل التنمية المستدامة (ESD) ضمن تعليم الرياضيات، خاصة من خلال عدسة مهام النمذجة التي صممها معلمو الرياضيات قبل الخدمة (PSMTs). تبرز الأبحاث ضرورة مواءمة النمذجة الرياضية (MM) مع أهداف التنمية المستدامة (SDGs) للأمم المتحدة لتعزيز التفكير النقدي والنهج بين التخصصات بين الطلاب. يؤكد المؤلفون أنه بينما تم دمج ESD في مواد أخرى، فإن الرياضيات قد تأخرت في دمج موضوعات الاستدامة بشكل فعال في مناهجها. يحددون التحديات التي تواجه احتراف معلمي الرياضيات وتطوير المهام التي تعالج في الوقت نفسه الكفاءات الرياضية ومبادئ ESD.
يقترح المؤلفون معايير تصميم لمهام ESD-MM، والتي تشمل التأكد من أن المهام واقعية، بين تخصصات، ومقسمة إلى مكونات رياضية وأخلاقية. تهدف هذه المعايير إلى تسهيل المناقشات حول قضايا الاستدامة، مما يشجع الطلاب على التفكير في أدوارهم ومسؤولياتهم في سياق عالمي. تم تصميم هيكل الندوة لـ PSMTs لتعزيز تطوير هذه المهام، مما يعزز فهمًا أعمق للترابط بين تحديات الاستدامة المحلية والعالمية. تشير النتائج الأولية إلى تحسينات كبيرة في معرفة PSMTs وتطبيق مفاهيم ESD وMM، مما يشير إلى أن مثل هذه النهج التكاملية يمكن أن تعد المعلمين المستقبليين بشكل فعال لمواجهة الاستدامة في ممارساتهم التعليمية.
DOI: https://doi.org/10.29333/ejosdr/18338
Publication Date: 2026-04-10
Author(s): Sabine Wiegand et al.
Primary Topic: Mathematics Education and Pedagogy
Overview
This study investigates the integration of Education for Sustainable Development (ESD) within mathematics education, emphasizing the role of mathematical modeling as a tool for addressing sustainability challenges. Grounded in the United Nations’ principles of ESD, the research identifies significant gaps in existing literature regarding how pre-service mathematics teachers (PSMTs) design ESD-modelling tasks. The study involved 35 PSMTs, with a subset receiving explicit instruction on design criteria for these tasks. Through qualitative content analysis, the findings reveal two distinct approaches to task development and categorize the tasks into three types, highlighting the need for further research and practical applications in educational settings.
The ongoing ESD modelling seminars aim to cultivate PSMTs as “change agents” for the Sustainable Development Goals (SDGs). The study underscores the critical role of teachers in effectively integrating ESD into mathematics curricula. Feedback from participants indicates a heightened awareness of the intersection between ESD and mathematics, emphasizing the importance of preparing students for responsible decision-making in the face of global challenges. The authors advocate for continued research to provide evidence-based practices and examples for implementing ESD in mathematics education.
Introduction
The introduction of the research paper emphasizes the urgent need for a transformation towards sustainability, highlighting the role of mathematics education in this endeavor. It references previous studies that have explored sustainability within mathematics education, noting the significant contributions of various researchers and the ongoing discussions in the context of the ICMI-study 27 on socio-ecological mathematics education. The authors cite a systematic review that analyzed 68 studies on Education for Sustainable Development (ESD) in mathematics, revealing the transformative potential of integrating sustainability into mathematics curricula, particularly through mathematical modeling (MM).
The study aims to address existing research gaps regarding the integration of ESD and MM in teacher education, specifically focusing on the development of ESD-modelling tasks by pre-service mathematics teachers (PSMTs). The authors outline their approach, which includes a two-year investigation of ESD-MM seminars designed to equip PSMTs with the knowledge and skills necessary to tackle sustainability issues through mathematics. They detail the qualitative analysis of 35 ESD-MM tasks developed by PSMTs, with a particular focus on understanding how these teachers approached the task development process. The central research question (RQ1) seeks to explore the methodologies employed by PSMTs in creating these tasks, setting the stage for a deeper investigation into the effectiveness of the design-criteria training provided to a subset of participants.
Methods
The methodology employed in this study involved a qualitative research design to analyze the development and differentiation of tasks. Following Creswell’s (2008) guidelines, the researchers utilized type-forming qualitative content analysis as outlined by Kuckartz (2016). This approach allowed for a systematic examination of the tasks, facilitating a deeper understanding of their characteristics and variations. The specific steps of this analytical method are detailed in Table 3 of the paper, highlighting the structured process undertaken in the study.
Results
The results section outlines the findings related to the research questions (RQs) concerning the environmental impact of disposable e-cigarettes, particularly focusing on lithium waste, waste generation, and water consumption in Germany. The study utilized a documentary short clip and an information sheet on lithium wastage to facilitate learners’ understanding of the complex interdisciplinary connections involved in this issue. The task was designed to meet requirement level III, emphasizing the use of context-emphasized mathematical methods to achieve Education for Sustainable Development (ESD) goals.
Additionally, the research explores the reasons behind the European Parliament’s inaction regarding a ban on disposable e-cigarettes, encouraging learners to engage in mathematical reasoning supported by data. The task formulation promotes a glocal perspective, urging students to consider the social, ecological, and economic dimensions of sustainability, as well as issues of inter- and intragenerational justice. The development of the task was inspired by real-life challenges faced by students, ensuring relevance and fostering a discourse that requires iterative modeling processes and critical thinking, thus enhancing the educational experience.
Discussion
In this section, the authors discuss the integration of Education for Sustainable Development (ESD) within mathematics education, particularly through the lens of modeling tasks designed by pre-service mathematics teachers (PSMTs). The research highlights the necessity of aligning mathematical modeling (MM) with the United Nations Sustainable Development Goals (SDGs) to foster critical thinking and interdisciplinary approaches among students. The authors emphasize that while ESD has been incorporated into other subjects, mathematics has lagged in effectively integrating sustainability themes into its curriculum. They outline the challenges faced in professionalizing mathematics teachers and developing tasks that simultaneously address mathematical competencies and ESD principles.
The authors propose design criteria for ESD-MM tasks, which include ensuring that tasks are realistic, interdisciplinary, and divided into mathematical and ethical components. These criteria aim to facilitate discussions around sustainability issues, encouraging students to reflect on their roles and responsibilities in a global context. The seminar structure for PSMTs is designed to promote the development of these tasks, fostering a deeper understanding of the interconnectedness of local and global sustainability challenges. Initial findings indicate significant improvements in PSMTs’ knowledge and application of ESD and MM concepts, suggesting that such integrative approaches can effectively prepare future educators to address sustainability in their teaching practices.